DE3334456C2

DE3334456C2 - Vorrichtung zur Kraftstoßübertragung

Info

Publication number: DE3334456C2
Application number: DE3334456A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Ing. 5270 Gummersbach Pollak; Gerd 5882 Meinerzhagen Rabe
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1983-09-23
Filing date: 1983-09-23
Publication date: 1986-06-12
Also published as: AU558508B2; CA1224606A; GB2147078A; FR2552538A1; AU3335384A; ZA847378B; NL8402835A; GB2147078B; US4595048A; GB8422824D0; DE3334456A1; JPS6093300A

Abstract

Kraftstoßübertragung von einer außerhalb eines mit staubbeladenen, heißen und/oder kontaminierten Gasen beaufschlagten Behälters befestigten, mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Klopf- oder Schlagvorrichtung auf innerhalb des Behälters installierte, intermittierend zu reinigende Heiz- oder Kühlflächen, wobei der Kraftstoß über die Behälterwand auf einen durch einen elastischen Kraftspeicher an die Behälterinnenwand angedrückten und vorzugsweise mit dem schlagenden oder klopfenden Element der außerhalb des Behälters befestigten Klopf- oder Schlagvorrichtung massengleichen Schlagbolzen mittelbar übertragen wird und Vorrichtung zur Kraftstoßübertragung, wobei der behälterinnenseitig liegende Schlagbolzen (11) innerhalb einer stutzenförmigen Öffnung (2) des Behältermantels (3) geführt ist, deren zugeordnetes Deckelteil (12) eine zentrale Bohrung (13) und auf seiner dem Behälterinnenraum zugewandten Seite einen koaxial die Bohrung (13) umgebenden Vorsprung (14) aufweist, an den eine über Schweißnasen (15) umfangsseitig mit dem Deckelteil (12) verbundene Membranwand (16) anliegt, wobei der Schlagbolzen (11) mit einem die beiden Druckräume (8, 9) verbindenden Ausgleichskanal (10) versehen ist und mittels einer an Schultern (17) der stutzenförmigen Öffnung (2) des Behältermantels (3) angelegte Feder (6) an die Membranwand (16) angedrückt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftstoßübertragung, bei der außerhalb eines mit staubbeladenen, heißen Gases beaufschlagten Behälters eine Klopfvorrichtung vorgesehen ist, mit der auf Heiz- oder Kühlflächen, die innerhalb des Behälters angeordnet sind, ein Kraftstoß mittels eines rückfedernden Übertragungselementes übertragbar ist.

Die Notwendigkeit zur Reinigung von innerhalb eines Behälters installierten Heiz- oder Kühlflächen, die von staubbeladenen, heißen und/oder kontaminierten Gasen umströmt werden ergibt sich aus der Forderung, einen konstanten Wärmeübergang zwischen Gas und Heiz- oder Kühlflächen zu gewährleisten. Verfahren und Vorrichtungen zum Reinigen dieser Heiz- oder Kühlflächen mittels mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebener Klopf- oder Schlagvorrichtungen sind hinreichend bekannt Die Reinigungswirkung ergibt sich daraus, daß die Heiz- oder Kühlflächen und die an ihnen haftenden Ablagerungen infolge verschiedener Massenträgheit durch die übertragene Klopf- oder Schlagenergie eine unterschiedliche Beschleunigung erfahren, wodurch die Ablagerungen von den Heiz- bzw. Kühlflächen abfallen. Die Unterschiede dieser bekannten Verfahren und Vorrichtungen resultieren aus den Betriebsbedingungen, die in den die Heiz- oder Kühlflächen umschließenden Behältnissen vorherrschen. So muß z. B. zur Übertragung der Klopf- oder Schlagenergie auf Heiz- oder Kühlflächen, die in gasseitig unter gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck erhöhtem Druck betriebenen Behältern installiert sind, wie beispielsweise in Kohledruckvergasungsanlagen mit einem gasseitigen Druck von ca. 40 bar, und wobei die Klopf- oder Schlagvorrichtung außerhalb des Druckbehälters befestigt ist, ein Teil der Klopf- oder Schiagenergie zur Überwindung des Behältergasinnendruckes aufgewendet werden. Ein Grund für die Anordnung der Schlag- oder Klopfeinrichtung außerhalb des Behälters ist darin zu sehen, daß die Kühlflächen innerhalb eines i-Cohledruckvergasungsbehälters von Gasen mit einer Temperatur von ca. 1800° C überströmt werden. Bei behälterinnenseitiger Anordnung wären daher zusätzlich Kühleinrichtungen für die Schlag- oder Klopfvorrichtungen notwendig. Aus der DE-PS 31 27 734 ist eine Klopf- bzw. Schlagvorrichtung für einen solchen druckführenden Behälter bekannt, bei dem mittels eines duruckausgleichenden Verbindungselementes nahezu die volle aufgewendete Klopf- oder Schlagenergie auf die zu reinigende Wärmetauscherfläche übertragen werden kann.
Allen derartigen Vorrichtungen ist es gemeinsam, daß die die Schlag- oder Klopfenergie übertragenden Elemente abgedichtet werden müssen, sei es bei dem Einsatz eines Arbeitszylinders innerhalb des Behälters, wie aus der DE-OS 24 11 133 bekannt, oder bei Verwendung von Schlagstangen, welche die Behälterwand durchstoßen, wie in der DE-OS 22 40 250 beschrieben, oder bei dem die Klopf- oder Schlagenergie übertragenden Verbindungselement für einen Druckbehälter nach der DE-PS 31 27 734. Daraus erwachsen aber große Nachteile, da diese Dichtungen durch die staubbeladenen und/oder heißen sowie aggressiven Gase hohen thermischen bzw. mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. In Fällen, in denen die Gase zusätzlich kontaminiert sind, besteht dabei die Gefahr von Umweltbelastungen, so daß zusätzliche, kostspielige Sicherheitseinrichtungen notwendig werden. Darüber hinaus bedingt der Einsatz von Dichtelementen enge Passungen mit geringen Toleranzen, so daß bei Umströmung der bekannten Schlag- oder Klopfeinrichtungen mit staubbeladenen Gasen die Störanfälligkeit zwangsläufig groß ist, und dadurch diese Dichtelemente häufig gewartet werden müssen. Auch wird der Vorteil einer behälteraußenseitig befestigten Klopf- oder Schlagvorrichtung (einfache Wartung bzw. Austausch) gegenüber einer im Behälterinneren angeordneten dadurch wieder zunichte gemacht, daß bei Ausbau des Klopfers zur Vermeidung von Betriebsstillständen einer Anlage zusätzlich abgedichtet werden muß.

In der FR 10 45 678 wird eine Schlagvorrichtung zur

Reinigung, insbesondere von rohr- bzw. spiralförmigen Heizflächen beschrieben, bei der eine horizontal bewegliche Schlagstange starr mit einem D.-uclduftkolben verbunden ist, der in einen außerhalb des Herzbehälters angeordneten Gehäuse liegt und der mittels Druckluft entgegen den Federdruck einer unterhalb des Zylinderkopfs angeordneten Feder bewegt wird.

Ausgehend von der FR 10 45 678 ist es Aufgabe der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung die Kraftstoßübertragung weiter zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Kennzeichen von Patentanspruch 1 gelöst

Die aus der Lösung der Aufgabe zu ziehende Lehre der Erfindung besteht darin, daß der Kraftstoß über die Behälterwand auf einen durch einen elastischen Kraftspeicher an die Behälterwand angedrückten und vorzugsweise mit dem schlagenden oder klopfenden Element der außerhalb des Behälters befestigten Klopfoder Schlagvorrichtung massengleichen Schlagbolzen mittelbar übertragen wird.

Gemäß einer Ausführungsform ist das rückfedernde Übertragungselement massengleich mit dem Klopfelement der außerhalb liegenden Klopfvorrichtung ausgestaltet

Das rückfedernde Übertragungselement ist bevorzugt als Schlagbolzen ausgestaltet der innerhalb einer stutzenförmigen öffnung des Behältermantels geführt ist und durch einen zwischen Schlagbolzenkopf und Schulter der stutzenförmigen öffnung des Behältermantels angeordnete Feder an den Deckel der stutzenförmigen Öffnung angedrückt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform weist der der stutzenförmigen öffnung des Behältermantels zugeordnete Deckelteil eine zentrale Bohrung und auf seiner dem Behälterinnenraum zugewandten Seite einen koaxial diese Bohrung umgebende Vorsprung auf, an den eine über Schweißnasen umfangseitig mit der stutzenförmigen öffnung oder mit dem Deckelteil verbundene Membranwand anliegt.

Bei beiden der vorstehend geschilderten Ausführungsformen sind die beiden Druckräume vorteilhaft durch einen Ausgleichskanal miteinander verbunden.

Als zusätzliche Sicherheitseinrichtung gegen plötzlichen Gasaustritt aus dem Behälter infolge einer Leckage in der kraftstoßübertragenden Behälterwand bzw. zur Kontrolle ihrer Funktionsfähigkeit ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß sich das schlagende oder klopfende Element der außerhalb des Behälters angeordneten Schlag- oder Klopfeinrichtung innerhalb eines durch dessen Trägerteil und den der stutzenförmigen Öffnung des Behältermantels zugeordneten Deckel gebildeten gasdichten Raumes befindet, dessen Innendruck mit einem Druckwächter überwacht ist.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, daß durch die Verwendung der Behälterwand als kraftstoßübertragendes Element für einen in der Behälterwand integrierten Schlagbolzen jegliche Abdichtungselemente entfallen. Bei Massengleichheit von behälterinnenseitig liegendem Schlagbolzen und klopfendem oder schlagendem Element der außerhalb des Behälters angeordneten Klopf- bzw. Schlagvorrichtung wird eine effektive Kraftstoßübertragung erreicht, und eine mechanische Beanspruchung des kraftstoßübertragenden Behälterwandteiles weitestgehend vermieden. Als Folge des Fehlens von Dichtelementen sind auch keine Passungen wie bei den bekannten Vorrichtungen notwendig, so daß die Störanfälligkeit erheblich reduziert ist Die Wartung der behälteraußenseitig angeordneten Klopf- oder Schlagvorrichtung bzw. deren Austausch kann ohne zusätzlichen Aufwand erfolgen, wodurch die Gesamtkosten erheblich gesenkt werden können. Die Kraftstoßübertragung gemäß der Erfindung läßt sich aber nicht nur in drucklosen sondern auch in druckführenden Behältnissen realisieren, da der Schlagbolzen innerhalb einer druckführenden Umschließung allseits gleichmäßig druckbeaufschlagt wird. Um die aufgewendete Klopf- oder Schlagenergie nahezu vollständig auf die zu reinigende Wärmetauschfläche zu übertragen, ist der Einsatz einer elastisch schwingenden Membranwand als ein mittelbar den Kraftstoß übertragendes Element besonders geeignet. In diesem Fall sieht die Erfindung vor, zur Reduzierung der Belastung der Membranwand z. B. infolge eines Behälterinnendruckes die Membranwand gegen die die zentrische Bohrung eines Deckels umgebenden Vorsprünge anzulegen. Dadurch wird erreicht daß das Membranmateria! nur in einem kleinen Bereich größeren mechanischen Belastungen infolge des Behälterinnendruckes ausgesetzt ist. Die Funktionsfähigkeit bzw. Funktionssicherheit dieser Membranwand bzw. Behälterwand läßt sich in einfacher Weise dadurch überprüfen, daß das bewegliche Element der außerhalb des Behälters befestigten Schlag- oder Klopfeinrichtung innerhalb eines gasdichten Raumes angeordnet ist, der von dem beschlagenen Teil der Behälterwand und dem Trägerteil der Klopf- bzw. Schlagvorrichtung gebildet ist und wobei dessen Innendruck mittels eines Druckwächters überwacht ist.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren soll die Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kraftstoßübertragung ohne den Einsatz einer Membranwand,

Fig.2 in schematischer Darstellung eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kraftstoßübertragung unter Einsatz einer Membranwand mit einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäBen Sicherheitsvorrichtung.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Klopf- oder Schlagvorrichtung befindet sich ein gegen die Heiz- oder Kühlflächen klopfender Schlagbolzen 1 innerhalb einer stutzenförmigen öffnung 2 des Behältermantels 3. Hierfür kann z. B. ein Stutzen vorgesehen werden, der an den Behältermantel angeflanscht bzw. mit diesem gasdicht verschweißt ist. Zwischen einem Schlagbolzenkopf 4 und einer Schulter 5 der Öffnung 2 ist eine Feder 6 angeordnet, die den Schlagbolzen gegen einen Deckel 7 andrückt. Zum Druckausgleich der beiden Druckräume 8 und 9 ist der Schlagbolzen 1 zusätzlich mit einem Ausgleichskanal 10 versehen. Eine außerhalb des Behälters angeordnete Schlag- oder Klopfvorrichtung 18 kann z. B. außen gegen den Flanschdeckel 7 angeschraubt werden. Der Klopfvorgang erfolgt in der Weise, daß der Schlagbolzen der außerhalb des Behälters angeordneten Klopf- oder Schlagvorrichtung 18 gegen den Flanschdeckel 7 schlägt, und der so erzeugte Kraftstoß über den Flanschdeckel 7 mittelbar auf den mittels der Feder 6 gegen den Deckel 7 angedrückten Schlagbolzen ! übertragen wird. Der Schlagbolzen 1 erfährt dadurch eine Beschleunigung, überwindet die Rückstellkraft der Feder 6 und schlägt gegen die zu reinigenden Kühl- oder Heizflächen.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel

wird der außerhalb des Behälters erzeugte Kraftstoß auf eine Membranwand 16 übertragen. Diese ist über Schweißnasen 15 umfangsseitig mit einem Deckelteil 12 gasdicht verschweißt und liegt an einem eine Bohrung 13 der Flanschdeckel 12 koaxial umgebenden Vorsprung 14 an. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei Druckbehältern mit hohen Innendrücken das Material der Membranwand nur in dem kleinen Bereich der Bohrung 13 starker mechanischer Beanspruchung ausgesetzt ist. Der innerhalb der stutzenförmigen öffnung 2 befindliche Schlagbolzen 11 ist mit dem die beiden Druckräume 8 und 9 verbindenden Ausgleichskanal 10 versehen. Die Feder 6, die an Schultern 17 der stutzenförmigen Öffnung 2 angelegt ist, drückt den Schlagbolzen 11 gegen die Membranwand 16. Bei der in Fig.2 beispielhaft gezeigten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die Bohrung 13 des Flanschdeckels 12 zur Aufnahme des Schlagbolzens der außerhalb des Behälters angeordneten Schlag- oder Klopfeinrichtung 18 dient. Aus Sicherheitsgründen kann es angebracht sein, den Führungsstutzen 2 in einer Verlängerung mit einem Trägerteil 21 der außerhalb des Behälters angeordneten Schlag- oder Klopfvorrichtung 18 gasdicht zu verbinden. Der Innendruck des so gebildeten Raumes kann mit Hilfe eines Druckwächters überwacht werden, so daß eine Gasundichtigkeit der Membranwand 16 sofort signalisiert wird. Insbesondere ist in diesem Fall die Gefahr eines plötzlichen Gasaustrittes aus dem Behälter unterbunden.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kraftstoßübertragung, bei der außerhalb eines mit Staub be'adenen, heißen Gasen beaufschlagten Behälters eine Klopfvorrichtung vorgesehen ist, mit der auf Heiz- oder Kühlflächen, die innerhalb des Behälters angeordnet sind, ein Kraftstoß mittels eines rückfedernden Übertragungselementes übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoß über die Behälterwand (3, 7,16) mittelbar durch das an die Behälterinnenwand angedrückte rückfedernde Übertragungselement (1,11) übertragbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückfedernde Übertragungselement (1,11) massengleich mit dem Klopfelement der außerhalb liegenden Klopfvorrichtung ausgestaltet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rückfedernde Übertragungselement als Schlagbolzen (1) ausgestaltet ist, der innerhalb einer stutzenförmigen öffnung (2) des Behältermantels (3) geführt ist und durch eine zwischen Schlagbolzenkopf (4) und Schulter (5,17) der stutzenförmigen Öffnung (2) des Behältermantels (3) angeordnete Feder (6) an den Deckel (7) der stutzenförmigen öffnung (2) angedrückt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagbolzen (1) innerhalb einer stutzenförmigen öffnung (2) des Behältermantels (3) geführt ist, deren zugeordnetes Deckelteil (12) eine zentrale Bohrung (13) und auf seiner dem Behälterinnenraum zugewandten Seite einen koaxial die Bohrung (13) umgebenden Vorsprung (14) aufweist, an den eine über Schweißnasen (15) umfangsseitig mit der stutzenförmigen öffnung (2) des Behältermantels (3) oder mit dem Deckelteil (12) verbundene Membranwand (16) anliegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagbolzen (1,

11) mit einem die beiden Druckräume (8, 9) verbindenden Ausgleichskanal (10) versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das klopfende Element der außerhalb des Behälters angeordneten Klopfvorrichtung (18) innerhalb eines durch dessen Trägerteil (21) und den der stutzenförmigen öffnung (2) des Behältermantels (3) zugeordneten Deckel (7,

12) gebildeten gasdichten Raumes (19) befindet, dessen Innendruck mit einem Druckwächter (20) überwacht ist.