DE3813663A1 - Vorrichtung zum absperren grosser heissgas-rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (enspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruches 1) zum Ab­ sperren großer Heißgas-Rohrleitungen.

Um in der Absperrstellung einen gasdichten Ab­ schluß der Rohrleitung zu gewährleisten, muß der Flügel mit starkem Druck an die ortsfeste Dich­ tungsfläche gepreßt werden. Die zur Erzeugung des erforderlichen Anpreßdruckes benötigten Kräf­ te werden von der Antriebseinrichtung im allgemei­ nen über ein Gestänge (beispielsweise ein Kniehe­ belgestänge) auf den Flügel übertragen.

Nun unterliegen derartige Absperrvorrichtungen, insbesondere die mit dem oft staubhaltigen Heißga­ sen in Berührung kommenden Anlagenteile, im Be­ trieb einem gewissen Verschleiß. Sie sind weiter­ hin hohen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, wobei zwischen einzelnen Bauteilen hohe Tempera­ turunterschiede bestehen können, je nach dem, ob diese Anlagenteile mit dem Heißgas unmittelbar in Berührung kommen oder nicht.

Aus den genannten Gründen besteht bei bekannten Ausführungen die Gefahr, daß der Flügel beim Schwenken in die Absperrstellung entweder durch Anwendung eines zu hohen Schließdruckes deformiert wird oder daß kein ausreichender Schließdruck er­ zielt wird. Abweichungen dieser Art können sich ferner durch Temperatureinwirkungen auch im Laufe des Betriebes einstellen, was entweder zu bleiben­ den Schäden an der Absperrvorrichtung oder zu einer mangelhaften Abdichtung der Rohrleitung führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspru­ ches 1 genannten Art so auszubilden, daß unab­ hängig von Verschleiß, thermischen Einflüssen und sonstigen betrieblichen Einwirkungen eine zuver­ lässige Abdichtung (mit optimalem Anpreßdruck) in der Absperrstellung des Flügels gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß enthält die Antriebseinrichtung wenigstens einen vorgespannten Kraftspeicher mit flacher Federkennlinie. Durch diesen Kraftspeicher wird die Schließkraft (und damit der in der Ab­ sperrstellung zwischen dem Flügel und der orts­ festen Dichtungsfläche im Sinne einer Abdichtung wirksame Anpreßdruck) unabhängig von Verschleiß, thermischen Einwirkungen und sonstigen betriebli­ chen Einflüssen etwa konstant gehalten.

Durch Einstellung der Vorspannung des Kraftspei­ chers läßt sich der Dichtungsdruck auf den optima­ len Wert einjustieren, wobei im Bedarfsfalle nach einer gewissen Betriebszeit eine Nachjustierung möglich ist.

Zweckmäßig sind wenigstens zwei in entgegengesetz­ ter Richtung wirkende Kraftspeicher vorgesehen. Auf diese Weise können verschleiß- oder temperatur­ bedingte Abweichungen in beiden Bewegungsrichtungen kompensiert werden.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Federweg jedes Kraftspeichers durch einen An­ schlag begrenzt ist. Auf diese Weise kann man beispielsweise bei einer Schwenkklappe mit Knie­ hebelantrieb dem Umstand Rechnung tragen, daß beim Öffnen oder Schließen der Klappe in einer Zwischen­ stellung eine hohe Spitze im Antriebs-Drehmoment auftritt, die durch den genannten Anschlag vom Kraftspeicher ferngehalten wird, so daß eine über­ mäßige Beanspruchung des Federelementes des Kraft­ speichers vermieden wird.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Drehmomentstütze des Getriebegehäuses der Antriebseinrichtung über den Kraftspeicher an einem ortsfesten Widerlager abgestützt. Eine sol­ che Ausführung besitzt den besonderen Vorteil, daß der Kraftspeicher an dieser Stelle den Raumbedarf der ganzen Absperrvorrichtung nicht vergrößert, daß er weiterhin für Wartungszwecke gut zugänglich ist und durch die Entfernung zur heißen Wand der Rohrleitung nur einer geringen thermischen Bean­ spruchung ausgesetzt ist.

An dieser Einbaustelle des Kraftspeichers ist fer­ ner die Anbringung von Sensoren (zur Abnahme von Signalen beim Erreichen der Endposition des Flü­ gels) auf besonders einfache Weise möglich.

Die Abstützung der Drehmomentstütze des Getriebe­ gehäuses über den Kraftspeicher an einem ortsfe­ sten Widerlager hat weiterhin den Vorteil, daß das Getriebe, insbesondere die Getriebelager, nicht gefährlichen radialen Belastungen ausge­ setzt sind.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Abtriebswelle des Getriebes über den Kraft­ speicher mit der Antriebswelle verbunden. Auch die­ se Lösung ermöglicht eine raumsparende und gut zu­ gängliche Anordnung des Kraftspeichers.

Der Kraftspeicher wird zweckmäßig durch ein oder mehrere Tellerfederpakete gebildet. Eine solche Ausführung zeichnet sich durch besondere Einfach­ heit, geringen Raumbedarf und hohe betriebliche Zuverlässigkeit aus.

Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch mög­ lich, als Kraftspeicher einen pneumatischen Druck­ speicher oder einen hydraulischen Blasenspeicher zu verwenden.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer mit zwei Schwenkklappen versehenen Absperrvorrich­ tung,

Fig. 2 eine Schemadarstellung einer als Gaswei­ che ausgebildeten Absperrvorrichtung,

Fig. 3 eine Teil-Darstellung der erfindungsge­ mäßen Abstützung des Getriebegehäuses,

Fig. 4 ein Diagramm, das für eine Schwenkklappe mit Kniehebelantrieb (gemäß Fig. 1) den Drehmomentverlauf sowie den Druckverlauf im Kraftspeicher in Abhängigkeit vom Öff­ nungswinkel der Schwenkklappe zeigt,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 einen Längsschnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5.

Fig. 1 zeigt in schematischer Form eine mit zwei Schwenkklappen 1, 2 ausgerüstete Vorrichtung zum Absperren einer (nicht dargestellten) großen Heiß­ gas-Rohrleitung. Das Gehäuse 3 dieser Absperrvor­ richtung wird zwischen zwei aneinanderstoßende Ab­ schnitte der Rohrleitung eingebaut.

Die als drehbar gelagerte Flügel ausgebildeten Schwenkklappen 1, 2 wirken in der Absperrstellung mit einer ortsfesten Dichtungsfläche (z.B. 4) zu­ sammen.

Zur Betätigung der Schwenkklappen dient jeweils eine Antriebseinrichtung (z.B. 5), die mit einer Antriebswelle 6 verbunden ist, die über ein Knie­ hebelgestänge 7 mit der zugehörigen Schwenkklappe (z. B. 1) in Verbindung steht.

Die Antriebseinrichtung 5 enthält ein Schneckenge­ triebe 8, dessen Getriebegehäuse - wie insbeson­ dere aus Fig. 3 erkennbar ist - eine Drehmoment­ stütze 9 aufweist, die mit einem Arm 9 a in ein ortsfestes Widerlager 10 eingreift, das fest mit dem Gehäuse 3 der Absperrvorrichtung verbunden ist.

In dem Widerlager 10 sind zwei Tellerfederpakete 11 und 12 vorgesehen, die auf einen Dorn 13 auf­ gereiht sind und die sich mit ihrem einen Ende am Arm 9 a der Drehmomentstütze 9 und mit ihrem ande­ ren Ende an Stirnplatten 14 bzw. 15 des Widerla­ gers 10 abstützen. Die Stirnplatten 14, 15 sind in axialer Richtung verstellbar, so daß die Vor­ spannung der Tellerfederpakete 11, 12 auf den ge­ wünschten Wert eingestellt werden kann.

Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist das Widerlager 10 im Bereich der Eintrittsstelle der Drehmoment­ stütze 9 mit einer Ausnehmung 16 versehen, deren Stirnkanten Anschläge für die Drehmomentstütze 9 bilden. Durch diese Anschläge wird damit die Kom­ pression der Tellerfederpakete 11 und 12 begrenzt.

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm für eine Schwenk­ klappe mit Kniehebelantrieb (gemäß Fig. 1) den Drehmomentverlauf Md (voll ausgezogene Linie) und den Druckverlauf N im Kraftspeicher (strichpunk­ tierte Linie), beim Übergang von der Absperrstel­ lung in die Öffnungsstellung bzw. umgekehrt. Man erkennt, daß in dem angenommenen Beispielsfall die Drehmomentstütze 9 bei einem Öffnungswinkel von etwa 10° zur Anlage am Widerlager 10 kommt, wobei der genannte starre Anschlag bei der weite­ ren Öffnungsbewegung den Druck im Kraftspeicher begrenzt, bis etwa bei einem Öffnungwinkel von 40° sich die Drehmomentstütze wieder vom Anschlag ab­ hebt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Absperrvorrichtung in Form einer Gasweiche ausge­ bildet ist. Die Schwenkklappe 1 kann hierbei wahl­ weise zur Anlage an einer Dichtungsfläche 4 oder einer Dichtungsfläche 4′ gebracht werden. Im er­ sten Falle sperrt sie den Rohrleitungsabschnitt 17, im zweiten Falle den Rohrleitungsabschnitt 18.

Der Strömungsweg des in Richtung des Pfeiles 19 zuströmenden Heißgases wird - je nach Stellung der Schwenkklappe 1 - durch die Pfeile 20 bzw. 21 gekennzeichnet.

Die Schwenkklappe 1 wird mittels einer Antriebs­ welle 6 über das Kniehebelgestänge 7 geschwenkt. Die Drehung der Antriebswelle 6 erfolgt über die Antriebseinrichtung 5. Das Gehäuse des Schnecken­ getriebes 8 ist auch bei diesem Ausführungsbei­ spiel über eine Drehmomentstütze 9 und (in Fig. 2 nicht sichtbare)Kraftspeicher am ortsfesten Wider­ lager 10 abgestützt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungs­ beispiel der Erfindung, bei dem die Abtriebswelle 22 des Getriebes (beispielsweise des Schneckenge­ triebes 8 gemäß den Fig. 1 und 2) über Kraftspei­ cher mit der Antriebswelle 6 der Schwenkklappe verbunden ist.

Auf der Abtriebswelle 22 ist über eine Nut-Feder- Verbindung ein Rohrstück 23 drehfest angeordnet, das über eine Ringplatte 24 ein Außenrohr 25 trägt. In das Außenrohr 25 sind - wie Fig. 5 zeigt - vier Winkelteile 26 a, b, c und d eingeschweißt.

Auf der mit der Schwenkklappe verbundenen Antriebs­ welle 6 ist über eine Nut-Feder-Verbindung ein Rohrstück 27 angeordnet, das zwei Arme 28, 29 trägt, die über Zwischenstücke 30, 31 miteinander verbunden sind. Die Zwischenstücke 30, 31 sind gegeneinander über Distanzstücke 32, 33 abgestützt.

Zwischen den mit der Abtriebswelle 22 des Getrie­ bes drehfest verbundenen Winkelteilen 26 a bis 26 b und den drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunde­ nen Zwischenstücken 30, 31 sind vier Tellerfeder­ pakete 34, 35, 36, 37 angeordnet, wobei die Teller­ federpakete 34 und 37 sowie die Tellerfederpakete 35 und 36 diametral zueinander angeordnet sind und damit gleichsinnig wirken.

Die Tellerfederpakete sind auf Dornen 38 angeord­ net und stützen sich an ihrem äußeren Ende an Dek­ keln 39 ab, die - zweckmäßig in axialer Richtung verstellbar - mit den Winkelteilen 26 a bis 26 d verbunden sind. Durch Verstellung der Deckel 39 kann auf diese Weise die Vorspannung der Teller­ federpakete 34 bis 37 eingestellt werden.

Um ein axiales Fluchten der Antriebswelle 6 und der Abtriebswelle 22 des Getriebes zu gewährlei­ sten, greift die Abtriebswelle 22 mit ihrem der Antriebswelle 6 zugewandten Ende drehbeweglich in das über die Antriebswelle 6 vorstehende Ende des Rohrstücks 27 ein.

Die Funktion des in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispieles entspricht im wesentlichen der Anordnung gemäß den Fig. 1 bis 4. Auch hierbei sind in der Antriebsverbindung vorgespannte Kraft­ speicher mit flacher Federkennlinie vorgesehen, die unabhängig von auftretendem Verschleiß und temperaturbedingten Verformungen einen optimalen Anpreßdruck des Flügels bzw. der Schwenkklappe an der ortsfesten Dichtungsfläche gewährleisten.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Absperren großer Heißgas- Rohrleitungen, enthaltend

• a) wenigstens einen drehbar gelagerten Flügel, der mit wenigstens einer ortsfesten Dich­ tungsfläche zusammenwirkt,
• b) eine mit dem Flügel verbundene Antriebs­ welle, durch die der Flügel zwischen einer Öffnungsstellung und einer Absperrstellung drehbar ist,
• c) eine mit der Antriebswelle verbundene An­ triebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
• d) die Antriebseinrichtung wenigstens einen vorgespannten Kraftspeicher mit flacher Federkennlinie enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens zwei in entgegenge­ setzter Richtung wirkende Kraftspeicher vorge­ sehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Federweg jedes Kraftspeichers durch einen Anschlag begrenzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die An­ triebseinrichtung ein Getriebe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmomentstütze des Getriebegehäuses über den Kraftspeicher an einem ortsfesten Widerlager abgestützt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die An­ triebseinrichtung ein Getriebe enthält, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle des Getriebes über den Kraftspeicher mit der An­ triebswelle verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kraftspeicher durch ein Tellerfederpaket gebildet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kraftspeicher durch einen pneumatischen Druckspeicher oder einen hydrau­ lischen Blasenspeicher gebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorspannung des Kraftspeichers einstellbar ist.