DE3813663C2 - Vorrichtung zum Absperren großer Heißgas-Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2) zum Absperren großer Heißgas-Rohrleitungen.

Um in der Absperrstellung einen gasdichten Abschluß der Rohrleitung zu gewährleisten, muß der Flügel mit star­ kem Druck an die ortsfeste Dichtungsfläche gepreßt wer­ den. Die zur Erzeugung des erforderlichen Anpreßdruckes benötigten Kräfte werden von der Antriebseinrichtung im allgemeinen über ein Gestänge (beispielsweise ein Knie­ hebelgestänge) auf den Flügel übertragen.

Nun unterliegen derartige Absperrvorrichtungen, insbe­ sondere die mit den oft staubhaltigen Heißgasen in Be­ rührung kommenden Anlagenteile, im Betrieb einem gewis­ sen Verschleiß. Sie sind weiterhin hohen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, wobei zwischen einzelnen Bauteilen hohe Temperaturunterschiede bestehen können, je nachdem, ob diese Anlagenteile mit dem Heißgas un­ mittelbar in Berührung kommen oder nicht.

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

Eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff der An­ sprüche 1 und 2 ist durch die DE 27 27 293 A bekannt. Das Getriebe ist hierbei als Schneckengetriebe ausge­ bildet, dessen Schneckenwelle gegen die Kraft zweier gegensätzlich wirkender Tellerfederpakete axial beweg­ lich ist. Bei Erreichen der Schließstellung der Schwenkklappe erhöht sich das auf die Schneckenwelle wirkende Gegendrehmoment, so daß die Schneckenwelle ge­ gen die Kraft des einen Federpaketes axial um etwa 3% des Gesamtstellweges auswandert.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Ausführung vor al­ lem, daß die vorgespannte Kraftspeichereinrichtung im Getriebe untergebracht ist. Daraus ergibt sich nicht nur eine schlechte Zugänglichkeit der Kraftspeicherein­ richtung, sondern vor allem die Notwendigkeit, ein an sich nur für eine Drehbewegung vorgesehenes und ent­ sprechend gelagertes Bauteil, nämlich die Schnecken­ welle, außerdem auch axial verschieblich zu lagern. Dies bedingt einen beträchtlichen baulichen Aufwand und führt außerdem zu einem erheblichen Verschleiß in der Verzahnung des Getriebes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 genannten Art so auszubilden, daß unabhängig von Ver­ schleiß, thermischen Einflüssen und sonstigen betrieb­ lichen Einwirkungen eine zuverlässige Abdichtung (mit optimalem Anpreßdruck) in der Absperrstellung des Flü­ gels gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Kraftspeichereinrichtung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung enthält wenigstens einen Kraftspeicher mit flacher Federkennlinie.

Bei der ersten Variante der erfindungsgemäßen Lösung, die Gegenstand des Anspruches 1 ist, weist das Gehäuse des Getriebes eine Drehmomentstütze auf, die über die Kraftspeichereinrichtung an einem ortsfesten Widerlager abgestützt ist.

Eine solche 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 Beanspruchung ausgesetzt ist.

Bei der zweiten Variante der Erfindung, die Gegenstand des Anspruches 2 ist, befindet sich die Kraftspeicher­ einrichtung zwischen der Abtriebswelle des Getriebes und der Antriebswelle der Schwenkklappe. Auch diese Lö­ sung ermöglicht eine raumsparende und gut zugängliche Anordnung des Kraftspeichers.

Zweckmäßig sind wenigstens zwei in entgegengesetzter Richtung wirkende Kraftspeicher vorgesehen. Auf diese Weise können verschleiß- oder temperaturbedingte Abwei­ chungen in beiden Bewegungsrichtungen kompensiert wer­ den.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Federweg jedes Kraftspeichers durch einen Anschlag begrenzt ist. Auf diese Weise kann man beispielsweise bei einer Schwenkklappe mit Kniehebelantrieb dem Umstand Rechnung tragen, daß beim Öffnen oder Schließen der Klappe in einer Zwischenstellung 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 Kraftspei­ chers vermieden wird.

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

Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, als Kraftspeicher einen pneumatischen Druckspeicher oder einen hydraulischen Blasenspeicher zu verwenden.

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

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer mit zwei Schwenk­ klappen versehenen Absperrvorrichtung,

Fig. 2 eine Schemadarstellung einer als Gasweiche aus­ gebildeten Absperrvorrichtung,

Fig. 3 eine Teil-Darstellung der erfindungsgemäßen Ab­ stützung des Getriebegehäuses,

Fig. 4 ein Diagramm, das für eine Schwenkklappe mit Kniehebelantrieb (gemäß Fig. 1) den Drehmoment­ verlauf sowie den Druckverlauf im Kraftspeicher in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel der Schwenk­ klappe 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 9a 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 9a 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 Öffnungswinkel 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 26a, 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 26a bis 26d 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 Dec­ keln 39 ab, die - zweckmäßig in axialer Richtung verstellbar - mit den Winkelteilen 26a bis 26d 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 (7)

1. Vorrichtung zum Absperren großer Heißgas-Rohrleitun­ gen, enthaltend

• a) wenigstens eine drehbar gelagerte Schwenkklappe (1, 2) , die mit wenigstens einer ortsfesten Dichtungsfläche (4, 4′) zusammenwirkt,
• b) eine mit der Schwenkklappe (1, 2) verbundene An­ triebswelle (6) , durch die die Schwenkklappe zwischen einer Öffnungsstellung und einer Ab­ sperrstellung schwenkbar ist,
• c) eine mit der Antriebswelle (6) verbundene An­ triebseinrichtung (5), die ein Getriebe (8) ent­ hält,
• d) sowie eine die Schließkraft der Schwenkklappe (1, 2) in der Absperrstellung etwa konstant hal­ tende, vorgespannte Kraftspeichereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
• e) die Kraftspeichereinrichtung wenigstens einen Kraftspeicher (11, 12) mit flacher Federkennli­ nie (Fig. 4) enthält und daß
• f) das Gehäuse des Getriebes (8) eine Drehmoment­ stütze (9) aufweist, die über die Kraft­ speichereinrichtung an einem ortsfesten Widerla­ ger (10, 14, 15) abgestützt ist.

2. Vorrichtung zum Absperren großer Heißgas-Rohrleitun­ gen, enthaltend

• a) wenigstens eine drehbar gelagerte Schwenkklappe (1, 2), die mit wenigstens einer ortsfesten Dichtungsfläche (4, 4′) zusammenwirkt,
• b) eine mit der Schwenkklappe (1, 2) verbundene An­ triebswelle (6), durch die die Schwenkklappe zwischen einer Öffnungsstellung und einer Ab­ sperrstellung schwenkbar ist,
• c) eine mit der Antriebswelle (6) verbundene An­ triebseinrichtung (5), die ein Getriebe (8) ent­ hält,
• d) sowie eine die Schließkraft der Schwenkklappe (1, 2) in der Absperrstellung etwa konstant hal­ tende, vorgespannte Kraftspeichereinrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß

• e) die Kraftspeichereinrichtung wenigstens einen Kraftspeicher (34-38) mit flacher Federkennlinie (Fig. 4) enthält und
• f) zwischen der Abtriebswelle (22) des Getriebes (8) und der Antriebswelle (6) der Schwenkklappe (1, 2) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kraftspeichereinrichtung wenig­ stens zwei in entgegengesetzter Richtung wirkende, in ihrer Vorspannung einstellbare Kraftspeicher (11, 12 bzw. 34-38) enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federweg des Kraftspeichers (11, 12) durch einen Anschlag (16) begrenzt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kraftspeicher (11, 12; 34-38) durch ein Tellerfederpaket gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kraftspeicher durch einen pneuma­ tischen Druckspeicher oder einen hydraulischen Bla­ senspeicher gebildet wird.