DE3873509T2

DE3873509T2 - Vorrichtung zum umlenken einer gasstroemung.

Info

Publication number: DE3873509T2
Application number: DE8888905140T
Authority: DE
Inventors: Lothar Bachmann; F Koch
Original assignee: Bachmann Industries Inc
Current assignee: Bachmann Industries Inc
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2008-05-26
Also published as: EP0323491A1; ATE79168T1; NO890357L; CA1304651C; CN1014260B; EP0323491B1; WO1988009458A3; EP0481966A3; US4821507A; CN88103171A; KR890701940A; JPH02504542A; NO890357D0; DE3873509D1; DE323491T1; EP0481966A2; WO1988009458A2

Description

Technisches Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ableiter für heiße Gasströme, wie sie aus Gasturbinen kommen. Das Abgas aus solchen Turbinen wird gewöhnlich einem Wärmetauscher, wie etwa einem Dampfkessel zugeführt, wodurch die Wärme des Abgases für den Zweck einer Wassererhitzung oder einer Dampferzeugung verwertet wird. Wenn der Kessel außer Betrieb gesetzt wird, ist es notwendig, den Abgasstrom zum Kamin abzuleiten, damit sich der Kessel für Wartungszwecke abkühlen kann.
Mit ihrem Betrieb sind viele Probleme Verbunden, infolge der großen Volumen von Gasen, die von den Turbinen ausgeschoben werden und unter hohen Temperaturen und unter beträchtlichem Druck stehen, und wegen der Notwendigkeit, daß die schwenkbare Klappe in und aus ihren Betriebsstellungen relativ zum Kamin und zum Dampferzeuger geschwenkt werden muß, ohne zu vibrieren und ohne dem System plötzliche Temperaturänderungen zuzufügen. Solche Ableiter sind groß, wie auch die Rohrleitungen, die von ihnen zum Dampferzeuger und zum Kamin führen, und weil die zum Dampferzeuger führende Rohrleitung vom Wartungspersonal sicher betretbar sein muß, muß verhindert werden, daß dort Leckmengen eintreten, wenn Gasströme zum Kamin abgeleitet werden, damit es nicht nötig ist, die Turbine außer Betrieb zu setzen.
Sofern wir wissen, sind Gasstromableiter bisher nicht voll zufriedenstellend hinsichtlich der Klappenfunktionen gewesen und sind nicht in der Lage gewesen, unter allen Bedingungen eine Gasleckage von Null sicherzustellen.

Hintergrund der Erfindung

Beispielgebend für die Hintergrundtechnik, die sich auf solche Gasstromableiter bezieht, sind die Patentdokumente DE-A-3318202 (das '202-Patent), veröffentlicht am 11. November 1984, und DE-C-3543508 (das '508-Patent), veröffentlicht am 20. November 1986, der Warmekraftgesellschaft Stober + Morlock GbR. Hiervon scheint das '202-Patent am einschlägigsten.
Das '202-Patent zeigt einen Ableiter der gleichen allgemeinen Art wie derjenige gemäß der Erfindung. Eine Klappe 5 wird unter Betätigung durch eine Antriebswelle 20 um eine Achse 6 geschwenkt, um alternativ einen Auslaß 3 oder einen Auslaß 4 zu schließen, so daß bei 2 eintretendes Gas hoch zum Kamin 4 abgeleitet wird, wenn der Auslaß 3 geschlossen ist. Die Klappe, die mit Doppelgelenk versehen ist, um mangelnde Dichtungselastizität zu kompensieren, ist direkt mit der Antriebswelle über Gelenkhebelarme 18, 19 verbunden, die nicht temperaturkompensiert sind. Innerhalb der Ableiterkammer sind Dichtungen angeordnet, um von entsprechenden Dichtungen an der Klappe ergriffen zu werden, wenn die Klappe in der einen oder anderen Schließstellung ist. Das '202-Patent verwendet weiche nicht-metallische Dichtungen, die bei hohen Temperaturen und Geschwindigkeit nicht voll wirksam sein mögen, und vom System des '202-Patentes, das keine innere Isolation hat, kann nicht gesagt werden, daß es bei hoher Temperatur oder im Einsatz mit Gasturbinen generell angewendet wird. Wegen der Doppelgelenklagerung kann die Platte instabil sein und flattern, was zu übermäßiger Vibration bei hohen Geschwindigkeiten führt, ein im Patent erwähntes Problem. Das '202-Patent erfordert außerdem mehrere Luftausstoßpunkte, was die Grundlage des '508- Patentes ist.
Das letztgenannte Patent lehrt die Verwendung von Strangdichtungen in einem etwas anderen Ableitertyp. Strangdichtungen haben geringe Anpassungsfähigkeit oder Kompensation für Dichtungszwecke und eignen sich daher nicht bei unebenen Oberflächen an den abdichtenden Rändern der Klappe oder bei Ungenauigkeiten oder Durchbiegungen in der Klappe. Eine Strangdichtung wächst bei hoher Temperatur und verursacht dadurch einen noch weiteren Mangel an Dichtwirkung. Geschwindigkeiten und Abrieb sind ebenfalls ein Problem.
Die vorliegende Erfindung überwindet die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten unter anderem durch Verwendung überlappender Blattfederdichtungen und wirksamer Isolation sowohl der Klappe als auch der Ableiterkammer zusammen mit einer Konstruktion, welche es erlaubt, daß sich die Teile während des Aufheizens und Abkühlens ausdehnen und zusammenziehen können, ohne sich zu verziehen.
Dementsprechend ist es die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gasstromableiter zu schaffen, die fähig sind, unter allen Bedingungen einwandfrei zu funktionieren.
Ein anderer Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Klappe vorzusehen, die mit der Ausdehnung fertigwird, welche infolge des Einflusses der hohen Temperaturen entstehen, denen die aus nichtrostendem Stahl bestehenden Oberflächen ausgesetzt sind. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Klappen vorgesehen, die Verstärkungen zwischen der Isolation haben, die unter ihren abgedeckten Oberflächen liegt und davon bedeckt ist. An jeder solchen Klappe ist die Abdeckung auf jeder Seite durch die Isolation hindurch mit der Verstärkung verbunden. Solche Verbindungen sind Stifte, die an die Verstärkung geschweißt sind und durch die Isolation und durch Löcher in der Abdeckung greifen und mit Rückhalteelementen versehen sind.
Ein wichtiger Aspekt einer solchen Klappe ist, daß Löcher durch die Abdeckung Schlitze oder überdimensionierte Löcher sein können, welche durch die Rückhalteelemente verschlossen sind, aber Ausdehnungsbewegungen der Abdeckung erlauben. Indem die Löcher erste und zweite Reihen ausgerichteter Schlitze enthalten, die in rechten Winkeln zueinander liegen und sich in der Mitte der Abdeckung schneiden und indem eine beträchtliche Anzahl von Reihen gleichmäßig beabstandeter überdiomensionierter Löcher radial bezüglich der Mitte der Abdeckung verlaufen, wird die Ausdehnung der Abdeckung gestattet, aber gut begrenzt.
Vorzugsweise erfolgt das Schwenken der Klappe zwischen ihren beiden Betriebsstellungen durch Hebelgelenke, die Verbindungsglieder aufweisen, welche mit der Antriebswelle eines umkehrbaren Antriebs verbunden sind. Indem die Antriebswelle so angeordnet ist, daß die Kraft der Hebelgelenke an oder nahe der querlaufenden Mittellinie der Klappe angreift, werden Flatterbewegungen und Wölbungen verursachende Momente in der Klappe reduziert, und außerdem werden begrenzte Modulationsmöglichkeiten geschaffen.
Die Verwendung von Hebelgelenken für das Schwenken der Klappe aus einer Betriebsstellung in die andere erfordert es, daß sie in einer Auslaßöffnung freiliegen, vorzugsweise in der zum Kamin führenden Auslaßöffnung, und somit sind sie den hohen Temperaturen des Gases ausgesetzt, wenn die andere Auslaßöffnung verschlossen ist. Um die Wirkung dieses Ausgesetztseins der Hebelgelenke minimal zu halten, ist jedes mit einer Einheit verbunden, die eine Basisplatte hat, welche an der Verstärkung der Klappe verankert ist und mit zwei Bolzenpaaren versehen ist, die schwenkbar mit der Basisplatte verbunden sind. Die Bolzenpaare sind beabstandet und greifen durch eine zweite Platte, die dazu dient, Federn abzustützen, durch welche die Bolzen greifen und die durch auf die Bolzen geschraubte Muttern zusammengedrückt gehalten werden. Ein Verbindungsgliedes des Hebelgelenkes ist schwenkbar mit der zweiten Platte verbunden, die eine Schwenkverbindung mit der Basisplatte hat, so daß diese Einheiten die Freiheit haben, es ihrer Schwenkverbindung mit dem Hebelgelenk zu erlauben, sich als Reaktion auf die Dehnungs- und Kontraktionskräfte zu verschieben.
Ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Ableiter zu haben, die es schaffen können, keinerlei Leckgas durch eine geschlossene Auslaßöffnung zu lassen. Wegen des Vorhandenseins von U-Profilen, welche die Auslaßöffnungen umgeben und mit ersten und zweiten Dichtungen versehen sind, entsteht ein umlaufender Kanals, wenn die Simse der Tür an den Dichtungen der einen oder anderen Auslaßöffnung angreifen. Abdichtluft aus einem Gebläse in einen derart eingerichteten Kanal stellt sicher, daß keine Gase durch die ergriffenen Dichtungen sickern. In der Praxis wird während der Zeitspanne, in welcher die Klappe bewegt wird, nicht nur der Betrieb des Gehläses unterbrochen, sondern auch der Leitungsweg blockiert, durch den Luft aus dem Gebläse als Abdichtluft in einen solchen eingerichteten Kanal geliefert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend werden gemäß der Erfindung in einem Gasstromableiter (10) zum Ableiten heißer Gase von einer Einlaßöffnung in entweder eine erste oder eine zweite von zwei im Abstand voneinander angeordneten Auslaßöffnungen (10A, 10B) einer Kammer durch eine Klappe (26), welche zwischen zwei Stellungen in der Kammer schwenkbar gelagert ist, in denen jeweils eine Auslaßöffnung (10A oder 10B) durch die Klappe geschlossen und die andere offen ist, wobei die Klappe mit einer Schwenkwelle (27) verbunden ist, welche in der Kammer drehbar gelagert und durch Hebelgelenke (49) mit einer von der Schwenkwelle (27) beabstandeten und zu dieser parallelen Betätigungswelle (47) verbunden ist und Teile (32B, 32D) aufweist, welche in beiden Stellungen abdichtend an entsprechenden Dichtungen (24) in der Kammer angreifen, folgende Verbesserung vorgesehen:
Ein Randrahmen (32) umgibt die Klappe (26). Beide Seiten des Rahmens weisen erste Simse (32A) auf, und beide Seiten eines zentralen Vorsprungs des Rahmens weisen zweite Simse (32B) auf. Ein U-förmiger Abdichtungsrahmen (21) umgibt jede Auslaßöffnung (10A, 10B) und enthält eine erste und eine zweite Seitenwand, wobei die erste Seitenwand länger ist als die zweite Seitenwand. Jeder Abdichtungsrahmen ist an der Kammerwand (15) befestigt und hat ein zur Kammer hin offenes Ende. An den Seitenwänden sind Blattfeder-Abdichtungsglieder (24) angebracht. Die Abdichtungsglieder (24) der ersten und der zweiten Wand sind so konstruiert und angeordnet, daß sie in abdichtende Berührung mit dem ersten bzw. zweiten Sims (32A, 32B) auf der entsprechenden Seite des Randrahmens (21) treten, wenn sich die Klappe (26) in einer der beiden geschlossenen Stellungen befindet, und die Betätigungswelle (27) ist zur Einstellung der Position der Klappe (26) zwischen deren erster und zweiter Stellung betätigbar. Eine Blattfederdichtung (64) ist auf der Oberfläche der Schwenkwelle (27) im Abstand von ihrer Verbindung mit der Klappe (26) montiert (63) und erstreckt sich ihr entlang mit zusammenwirkenden Sitzen (62), die an den Wänden der Kammer angebracht sind für einen wahlweisen abdichtenden Angriff an der Dichtung (64), wenn sich die Klappe (26) in einer ihrer beiden Stellungen befindet.
Ferner ist gemäß der Erfindung enthalten: eine Anordnung (59, 61, 21A) zum Einspeisen von Abdichtungsluft in einen geschlossenen Raum, der in jedem der Abdichtungsrahmen (21) gebildet ist, wenn die Klappe (26) an diesem Abdichtungsrahmen angreift; eine Anordnung (65), um das Innere der Kammer von der Anordnung (59, 61, 21A) zum Einspeisen von Abdichtluft während der Bewegung der Klappe (26) zwischen ihren beiden Stellungen abzutrennen; eine Schicht (14) aus Isolation, die an jeder Innenfläche der Kammer befestigt ist, und mindestens ein Verstärkungselement (29) für die Klappe, mit welchem deren Randrahmen (32) verbunden ist; eine Isolationsschicht (41), die mindestens diejenige Seite der Klappe bedeckt, die den Verbindungen (49) mit der Betätigungswelle (47) abgewandt ist; eine Abdeckung (40), die auf der Isolationsschicht (41) angeordnet ist, und eine Einrichtung (41A, 42, 43, 44, 45), um die Isolationsschicht (41) an Ort und Stelle zu halten, wobei diese Halteeinrichtung so konstruiert und angeordnet ist, daß sie eine thermische Expansion der Abdeckung gestattet.
Des weiteren sind gemäß der Erfindung vorgesehen: eine Isolationsschicht (41) beidseitig jedes Verstärkungselementes (29) auf der anderen Seite der Klappe (26); die Verwendung einer Reihe von Stiften (42) zur Verankerung der Isolation (41) an der darunterliegenden Klappenstruktur, wobei sich die Stifte durch überdimensionierte Öffnungen (44, 45) durch die Abdeckung (40) und die Isolation (41) erstrecken, um die thermische Expansion zu ermöglichen; eine Schwenkverbindungseinrichtung (50), die jede Gelenkverbindung (49B) mit einem entsprechenden Verstärkungselement (29) verbindet, von denen mindestens zwei vorhanden sind und voneinander und von den seitlichen Rändern der Klappe beabstandet sind.
In einer zur Zeit sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schwenkverbindungsvorrichtung (50) eine Basisplatte (51) auf, die mit einem entsprechenden Verstärkungselement (29) verbunden ist, eine schwenkbar mit der Basisplatte (51) verbundene Platte (53), eine Hebelgelenkverbindung (49B), welche schwenkbar mit der genannten Platte (53) verbunden ist, und eine elastische Einrichtung (52, 54, 55), die zwischen der genannten Platte (53) und der Platte (51) angeodnet ist und es dadurch der Platte (53) gestattet, sich in Bezug auf die Basisplatte (51) als Reaktion auf thermische Ausdehnungskräfte zu bewegen, die auf sie durch die mit ihr verbundene Gelenkverbindung (49B) ausgeübt werden; die Verstärkungselemente (29) erstrecken sich über die Länge der Klappe (26); die Abdeckung (40) besteht aus nichtrostendem Stahl und begrenzt den Bereich der Auslaßöffnungen (10A, 10B) der Kammer und ist durch das mindestens eine Verstärkungselement (29) verstärkt; der Abdichtungsrahmen (21) ist mit den Wänden (15) durch Halterungsmittel (22, 23) verbunden, welche eine thermische Expansion des Rahmens (21) bezüglich der Wände gestatten.
Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Zeichnungen zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 1 ist eine etwas schematische Darstellung einer typischen Installation eines Ableiters;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Ableiters;
Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Ableiter;
Fig. 4 zeigt in einem wesentlich vergrößerten Maßstab einen Schnitt, der im wesentlichen entlang der in Fig. 2 angezeigten Linie 4-4 gelegt ist;
Fig. 5 ist ein Schnitt, der ungefähr entlang der in Fig. 3 angezeigten Linie 5-5 gelegt ist;
Fig. 6 zeigt in einem weiter vergrößerten Maßstab einen Schnitt, der ungefähr entlang der in Fig. 3 angezeigten Linie 6-6 gelegt ist;
Fig. 7 ist ein Schnitt, der die Verbindung der Isolationstafeln mit der inneren Oberfläche des Ableiters veranschaulicht;
Fig. 8 ist ein Schnitt, der ungefähr entlang der in Fig. 7 angezeigten Linie 8-8 gelegt ist;
Fig. 9 ist eine teilweise Draufsicht auf die Abdeckung und zeigt die Verankerung benachbarter Ecken von Abdeckungsabschnitten,
Fig. 10 zeigt in einer ähnlichen Ansicht die Verankerung der Seiten benachbarter Abdeckungssabschnitte;
Fig. 11 ist ein Seitenaufriß einer der Einheiten, welche die Heblgelenke mit der Klappe verbinden, und
Fig. 12 zeigt in schematischer Darstellung die Klappensteuerschaltung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Ein Gasstromableiter gemäß der Erfindung ist allgemein bei 10 angedeutet und in der Fig. 1 gezeigt in seiner Verbindung mit dem Austritt einer Gasturbine 11 und betreibbar, um das dort austretende große Volumen heißen Gases entweder einem Wärmewiedergewinnungs-Generator 12 oder dem Kamin 13 zuzuführen.
Der Gasstromableiter 10 ist allgemein kubisch und außen verstärkt dargestellt, wie es durch eine spezielle Installation erforderlich werden kann, wenn das Gewicht des Kamins 13 von ihm zu tragen ist. Die inneren Oberflächen des Ableiters und seine Durchlässe sind mit einer Isolation ausgekleidet in Form aneinanderstoßender Tafeln 14 eines Materials, das geeignet ist, Temperaturen von 650ºC (1200ºF) oder mehr auszuhalten. Die Tafeln 14, vgl. Figuren 7-9, sind an den Wänden 15 des Ableiters mit Hilfe von Stiften 16 verankert, die an seine innere Oberfläche geschweißt sind. Jede Tafel ist mit einem Verkleidungsstück 18 aus rostfreiem Stahl bedeckt, wobei die Belälge so dimensioniert sind, daß Spalte zwischen ihnen existieren, die ihre Ausdehnung erlauben. Die Stifte 16 greifen durch Klemmen aus rostfreiem Stahl, welche die Spalte zwischen den Verkleidungsstücken überlappen, und Bänder 19 werden durch Befestigungsteile 20 an Stellen gehalten, wo sie die Tafeln 14 sichern. Zwischen benachbarten Seiten der Verkleidungsstücke, vgl. Fig. 10, greifen die Stifte 16 durch Schlitze 19A in den Bändern 19 und haben Flügel 16A, die sich über die Ränder der Verkleidungsstücke legen. An den Ecken der Tafeln greifen die Stifte durch überdimensionierte Löcher in den Bändern 19 und haben Flügel 16B in Form eines Kreuzes, um alle vier Verkleidungsstücke zu überlagern. Wenn die Tafelgröße die Verwendung zentraler Verankerungsmittel rechtfertigt, werden zu diesem Zweck Stifte 16 verwendet, die sich durch diese Tafeln und ihre Verkleidungsstücke 18 erstrecken und mit überlappenden Rückhalteelemente 20 versehen sind.
Die Öffnung 10A des Ableiters, die in Verbindung mit dem Wärmerückgewinnungs-Dampferzeuger 12 steht, und die Öffnung 10B des Ableiters, die in Verbindung mit dem Kamin 13 steht, sind jeweils von einem rechteckigen Rahmen 21 umgeben, der U-förmigen Querschnitt hat, wobei sich die U- Profile der vier Seiten zueinander hin in derselben Ebene öffnen. Eine Wand des U-Profils jedes Rahmens ist länger bzw. breiter als die andere und sitzt auf der Isolation auf, welche das betreffende Exemplar der Auslaßöffnungen umgibt. Jeder Rahmen 21 wird durch Laschen 22 festgehalten, die in Ausnehmungen in der Isolation sitzen, welche im Abstand verteilt um die von ihr umgebene Öffnung liegen und an den Wänden 15 des Ableiters festgeschweißt sind. In der Praxis, vgl. Fig. 6, greifen mit Kopf versehene Verbindungsstücke 23 durch überdimensionierte Löcher in den Laschen und sind an den Rahmen verankert, so daß Ausdehnungen der Rahmen aufgenommen werden können. Die Köpfe der Verbindungsstücke decken die Löcher in den Laschen zu allen Zeiten ab.
Die an der Isolation ansitzenden Wände des Rahmens und die kürzeren bzw. schmäleren Wände haben beide an ihren äußeren Enden befestigte Dichtungen 24. Jede Dichtung, vgl. Fig. 6, besteht aus einem ersten und einem zweiten elastischen Streifen 24A bzw. 24B, die durch einen Abstandsstreifen 25 auseinandergehalten werden, durch den hindurch die Streifen 24A und 24B mit einem Rahmen 21 verbolzt sind. Die ersten Streifen 24A sind flach, und die zweiten Streifen 24B sind entleng der Länge so gebogen, daß sie sich gegen die äußeren Enden der ersten Streifen 24A legen und sie nachgiebig stützen.
Die Klappe des Ableiters ist allgemein bei 26 angedeutet und mit einer quer verlaufenden Schwenkwelle 27 verbunden, die innerhalb des Ableiters in einer solchen Position zwischen den Öffnungen 10A und 10B gelegen ist, daß die Klappe die eine oder die andere Öffnung verschließen kann, wenn sie in die eine oder die andere Richtung geschwenkt wird. Die Enden der Schwenkwelle 27 erstrecken sich durch die Seitenwände des Ableiters und werden von daran befestigten Lagern 28 gehalten.
Die Klappe 26 hat eine Vielzahl beabstandeter paralleler rohrförmiger Elemente 29, die rechteckigen Querschnitt haben und deren Anzahl von den Abmessungen der Klappe abhängt. Bei der offenbarten Ausführungsform sind nur zwei solche Elemente 29 vorhanden, wie es typisch für eine Klappe von etwa 10 Quadratfuß ist. Ein Ende jedes Elementes 29 ist an die Schwenkwelle 27 geschweißt, und nahe diesen Enden sind Abschnitte einer Endwand 30A daran angeschweißt, um eine Seite eines rechteckigen Verstärkungsrahmens zu bilden, dessen andere Seiten 30B aus U-Profilmaterial bestehen, mit jeweils nach außen weisender Öffnung des U- Profils. Die anderen Enden der Elemente 29 sind an der der Platte 30A gegenüberliegenden Rahmenseite befestigt.
Die Klappe 26 hat zwei beabstandete Randrahmen, die allgemein bei 32 angedeutet sind und, vgl. Figuren 4 und 5, so geformt und bemessen sind, daß sie, vgl. Fig. 6, einen ersten bzw. einen zweiten Sims 32A bzw. 32B bilden, die voneinander derart beabstandet sind, daß jeder von ihnen auf dem zugeordneten Exemplar der Dichtungen 24 eines Rahmens 21 aufsitzt, wenn die Klappe 26 in ihrer Stellung zum Verschließen der vom betreffenden Rahmen umgebenen Öffnung ist. Der eine Randrahmen 32 bildet abdichtende Simse zur Anschmiegung an die beiden Dichtungen 24, welche die Öffnung 10A umgeben, und der andere Randrahmen 32 bildet abdichtende Simse zur Anschmiegung an die beiden Dichtungen welche die Öffnung 10B umgeben.
Die Rahmen 32 sind im gezeigten Fall mit den drei Seiten des inneren Rahmens durch angeschweißte Stützen 33 verbunden. Die Stützen 33 des einen Rahmens 32 sind mit einer der Wände der U-förmigen Seiten des Verstärkungsrahmens verbunden, und die Stützen 33 des anderen Rahmens 32 sind in ähnlicher Weise mit den anderen Wänden dieser Seiten verbunden. Der Raum zwischen den beiden Rahmen, die in dieser Weise mit den Elementen 30B verbunden sind, ist durch Platten 34 verschlossen. Entlang den Seiten des inneren Rahmens, die der Schwenkwelle 27 benachbart liegen, werden die Rahmen 32 durch gegenüberliegende Seiten der rohrförmigen Elemente 29 gestützt und sind an gegenüberliegende Ränder der Platte 30A angeschweißt. Die gegenüberliegende Seite des Rahmens hat Fassungen 35, in deren beide Enden justierbare Anschlagstücke 36 eingeschraubt sind zum Anstoß an das jeweils zugeordnete Exemplar der Rahmen 26.
Es sei Bezug auf die Fig. 4 genommen, worin an den Elementen 29 mittig angeordnete längsverlaufende Flansche dargestellt sind, die sich entlang jeder Seite erstrecken, und worin koplanare Flansche 38 an der inneren Oberfläche der U-profilierten Seiten 30B des Verstärkungsrahmens dargestellt sind. An die Flansche 37 und 38 sind Verbindungsplatten 39 angehängt, wobei die mittlere Platte 39 auf derjenigen Seite des Flansches liegt, die entgegengesetzt zu denjenigen ist, auf denen die anderen beiden Platten 39 aufsitzen.
Die Klappe 26 ist vervollständigt durch Oberflächenschichten 40 auf rostfreiem Stahl mit einer zur Abdeckung geeigneten Dicke, und jede Schicht 40 überdeckt Isolationstafeln 41, die durch ein gestrecktes Drahtnetz 41A gestützt werden.
Jede Abdeckungsschicht 40 ist durch die von ihr bedeckte Tafel 41 hindurch mittels daran angeschweißter Stifte 42 mit Wänden 39A auf den Platten 39 verbunden Die Stifte 42 greifen durch Löcher in der Abdeckungsschicht 40 und sind mit lochabdeckenden Rückhalteelementen 43 versehen. Die Anordnung der Löcher, vgl. Figuren 3 und 4, ist so, daß es zwei Reihen ausgerichteter Schlitze 44 gibt, die in rechten Winkeln zueinander liegen, wobei sich jede Reihe zwischen gegenüberliegenden Seiten der Schicht und über die Mitte der Abdeckungsschicht erstrecken. Außerdem gibt es mehrere Reihen überdimensionierter Löcher 45, die sich radial bezüglich der Mitte erstrecken und in ausgewählten Winkeln zueinander und zu den beiden Reihen der Schlitze 44 liegen. Bei dieser Lochanordnung ist eine Expansion der Abdeckungsschichten 40 erlaubt, jedoch begrenzt durch die beiden Reihen von Schlitzen 44. Die Abdeckungsschichten können zwar eine Einheit sein, gewöhnlich sind sie aber wegen ihrer Größe in Abschnitten ausgebildet, wobei die dazwischenliegenden Spalte in der gleichen Weise abgedeckt sind wie die Spalte zwischen den Verkleidungsstücken 18, vgl. Figuren 9 und 10.
Die Klappe 26 wird um 90º zwischen ihren Betriebsstellungen durch eine motorgetriebene Drehbetätigungseinrichtung geschwenkt, die allgemein bei 46 angedeutet ist und an der Außenseite des Ableiters 10 entlang einer Seite der Auslaßöffnung 10B montiert ist, wobei die Welle 47 dieser Einrichtung über deren Mitte parallel zur Schwenkwelle verläuft und durch Lager 48 gehalten wird, die an den Wänden der Auslaßöffnung 10B befestigt sind. Die Betätigungseinrichtung 46 ist betreibbar zur geeigneten Steuerung des Gasstroms, wenn die Klappe von einer Betriebsstellung in die andere geschwenkt wird, um Stellungsänderungen der Klappe in ungefähr einer Minute herbeizuführen.
Die Verbindungsglieder 49A von Hebelgelenken, von denen bei der offenbarten Ausführungsform jeweils eines für jedes Element 29 des Klappenverstärkungsrahmens vorgesehen ist und die allgemein bei 49 angedeutet sind, sind mit der Welle 47 verbunden. Die Verbindungsglieder 49A jedes Hebelgelenkes sind schwenkbar mit dem Hebelgelenk-Verbindungsglied 49B verbunden, das schwenkbar mit einer Einheit verbunden ist, welche allgemein bei 50 angedeutet und am jeweils betreffenden Exemplar der Elemente 29 verankert ist.
Jede Einheit 50, vgl. Fig. 11, hat eine an einem Element 29 verankerte Basisplatte 51 mit zwei beabstandeten Paaren von Bolzen 52, die schwenkbar mit ihr verbunden sind, wobei die Bolzen eines jeden Paars beabstandet sind und frei durch eine Platte 53 und durch Schraubenfedern 54 greifen, die von der Platte 53 gestützt werden und durch auf die Bolzen 52 geschraubte Muttern 55 gespannt gehalten werden. Die Platte 53 hat zwischen den beiden Bolzenpaaren ein nach oben weisendes Paar Laschen 56, die das zugeordnete Exemplar der Hebelgelenk-Verbindungsglieder 49B in schwenkbarer Verbindung aufnehmen. Die Platte 43 hat außerdem ein nach unten weisendes Paar Laschen 57, die schwenkbar mit einer auf der Basisplatte 51 befestigten Lasche 58 verbunden sind. Jede Einheit fungiert zur Aufnahme von Wärmeausdehnungskräften, indem sie ermöglicht, daß sich die zwischen einem Gelenkhebel 49B und den Laschen 56 befindliche Schwenkachse gegen die Gegenkraft der Federn 54 verschiebt, wie es die besagten Kräfte erfordern. Da die Hebelgelenke und die Einheiten 50 direkt den heißen Gasen ausgesetzt sind, wenn letztere durch den Kamin 13 abgeleitet werden, sind die Gelenkzapfen von einem Keramiktyp, der den hohen Temperaturen, denen sie ausgesetzt sind, ohne Verformung widersteht.
Da das Volumen der vom Ableiter empfangenen heißen Gase groß ist und unter beträchtlichem Druck steht, typischerweise etwa 17 10&sup4;Pa (25PSI) Überdruck, ist es notwendig, Luft unter adäquatem Druck zu verwenden, um sicherzustellen, daß kein Leckgas durch die Dichtungen dringt.
Wie man in Fig. 5 erkennen kann, sind die Ecken der geschlossenen Enden der dichtungshaltenden Rahmen 21 in längsweisem Kontakt mit der Schwenkwelle 27. Ein motorgetriebenes Gebläse, das allgemein bei 59 angedeutet ist und durch einen Aufsatz 60 gehalten ist, der am Ableiter 10 zwischen den Auslaßöffnungen 10A und 10B befestigt ist, ist betreibbar, um das notwendige Volumen an Abdichtluft durch einen Kanal 61 in denjenigen Raum des Ableiters einzuspeisen, der durch die Schwenkwelle 27 und die oben erwähnten geschlossenen Enden der Rahmen 21 abgeschlossen ist. Die an die Schwenkwelle 27 stoßenden geschlossenen Rahmenenden haben eine Reihe von Öffnungen 21A, um diese Abdichtluft zu empfangen. Zwischen den mit Öffnungen versehenen Enden eines jeden Rahmens 21 und dem Kanal 61 befindet sich ein Sitz 62, der sich quer durch das Innere des Ableiters 10 erstreckt. Die Schwenkwelle 27 hat einen längslaufenden Halter 63 für eine Dichtung 64 und ist so gelegen, daß sich die Dichtung 64, wenn die Klappe 26 eine der Auslaßöffnungen verschließt, gegen einen der Sitze 62 legt, um den Fluß in den die äußere Auslaßöffnung umgebenden Rahmen 21 zu blockieren, wobei die Luft durch den die geschlossene Öffnung umgebenden Rahmen 21 zirkuliert, um Leckfluß durch dessen Dichtungen zu verhindern.
Da es gewöhnlich wünschenswert ist, die Einspeisung von Abdichtluft in den Ableiter 10 zu beenden, während die Klappe 26 zwischen ihren Betriebsstellungen geschwenkt wird, ist der Kanal 61 mit einer Drossel oder einem Ventil 65 versehen, das aus seiner geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung gebracht werden kann, um den Kanal 61 zu blockieren.
In der Fig. 12 ist die Steuerschaltung des Ableiters 10 schematisch so dargestellt, daß die Leitungen L1, LN und L2 in der genannten Reihenfolge mit dem umkehrbaren Motor 46A der Klappen-Betätigungseinrichtung verbunden sind, wenn die normalerweise offenen Schalter 66A des Relais 66 geschlossen sind, um in diesem Zustand den Betrieb des Motors 46A in der einen Richtung zu bewirken. Wenn L1 und L2 bezüglich des Motors 46A vertauscht sind, wie es der Fall ist, wenn die normalerweise offenen Schalter 67A des Relais 67 geschlossen sind, ist die Richtung des Motors umgekehrt.
Die Leitungen L1, LN und L2 sind auch noch gesondert mit dem umkehrbaren Motor 65A verbunden, wodurch das Ventil oder die Drossel 65 zwischen ihrer offenen und ihrer geschlossenen Stellung umgeschaltet wird. Wenn die Leitungen in der genannten Reihenfolge durch Schließen der normalerweise offenen Schalter 68A des Relais 68 mit dem Motor 65 verbunden sind, wird der Motor 65A so betrieben, daß er das Ventil 65 in seine geschlossene Stellung bringt, um das Gebläse 59 abzutrennen, andernfalls sind L1 und L2 durch die normalerweise geschlossenen Relaisschalter 68B in der entgegengesetzten Weise mit dem Motor 59A verbunden.
Die Leitungen L1, LN und L2 sind außerdem mit dem Gebläsemotor 59A immer dann verbunden, wenn die normalerweise offenen Schalter 69A des Relais 69 geschlossen sind. Die allgemein bei 70 angedeutete Steuerschaltung ist über den Transformator 71 mit Leitungen L1 und L2 verbunden. Die Steuerschaltung hat einen Zweig 72, der mit einem Stoppschalter versehen ist und mit parallelen Zweigen 73 und 74 verbunden ist. Außerdem ist die Steuerschaltung mit parallelen Begrenzungsschaltern 75 und 76 versehen, die beide den Betrieb der parallelen Relais 68 und 69 steuern.
Der Zweig 73 hat einen Startschalter 78 und einen Haltezweig, versehen mit dem normalerweise offenen Schalter 67B des Relais 67, Begrenzungsschaltern 75 und 79, einem Sicherheitsschalter 80 parallel zu Schalter 79, dem normalerweise geschlossenen Schalter 66B des Relais 66 und dem Relais 67. Der Zweig 74 enthält gleiche Bauteile, die, sofern sie nicht das Relais 66 und die Relaisschalter 66B und 67B sind, durch die Beifügung "A" unterschieden werden.
Es sei erwähnt, daß die Begrenzungsschalter an nicht gezeigten Stellen sitzen, um durch das Drehen der Schwenkwelle 25 über 90º betätigt zu werden, und daß die Sicherheitsschalter 80 und 80A von einem auf Drehmoment ansprechenden Typ sind. Wenn die Begrenzungsschalter eines der Zweige 73 und 74 geschlossen sind, dann sind diejenigen des jeweils anderen Zweiges offen.
Im angenommenen Fall, daß die Klappe 26 in ihrer die Öffnung 10A verschließenden Stellung steht und in ihre Stellung gebracht werden soll, bei welcher die Öffnung 10B zu verschließen ist, wird der Startschalter 78 des Zweiges 73 geschlossen, und die Begrenzungsschalter 75 und 79 sind geschlossen ebenso wie der Halterelaisschalter 67B. Bei Erregung des Relais 67 ist der Relaisschalter 67B im Zweig 74 geöffnet. Wenn die Klappe die Öffnung 10B verschließt, werden die Begrenzungsschalter 75 und 79 geöffnet, und die Begrenzungsschalter 79 und 79A werden geschlossen.
Aus der vorstehenden Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Ableiters ist erkennbar, daß solche Ableiter alle Betriebserfordernisse erfüllen.

Claims

1. Gasstromableiter zum Ableiten heißer Gase von einer Gasturbine (11) in entweder eine erste oder eine zweite von zwei im Abstand voneinander angeordneten Auslaßöffnungen (10A, 10B) einer Kammer, die an den Einlaß eines Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugers (12) bzw. an einen Kamin (13) anschließbar ist, durch eine Klappe (26), welche zwischen zwei Stellungen in der Kammer schwenkbar gelagert ist, in denen jeweils eine Auslaßöffnung (10A oder 10B) durch die Klappe geschlossen und die andere offen ist, wobei die Klappe mit einer Schwenkwelle (27) verbunden ist, welche in der Kammer drehbar gelagert und durch Hebelgelenke (49) mit einer von der Schwenkwelle (27) beabstandeten und zu dieser parallelen Betätigungswelle (47) verbunden ist und Teile (32B, 32B) aufweist, welche in beiden Stellungen abdichtend an entsprechende Dichtungen (24) in der Kammer angreifen, gekennzeichnet durch

einen Randrahmen (32) um die Klappe (26), dessen beide Seiten erste Simse (32A) enthalten, und einen zentralen Vorsprung, dessen beide Seiten zweite Simse (32B) enthalten,

einen U-förmigen Abdichtungsrahmen (21) um jede Auslaßöffnung (10A, 10B), der eine erste sowie eine zweite Seitenwand enthält, wobei die erste Seitenwand länger ist als die zweite Seitenwand und jeder Abdichtungsrahmen an der Kammerwand (15) befestigt ist, sowie ein zur Kammer hin offenes Ende hat;

Blattfeder-Abdichtungsglieder (24), die an den Seitenwänden angebracht sind;

wobei die Abdichtungsglieder (24) der ersten und der zweiten Seitenwand so konstruiert und angeordnet sind, daß sie in abdichtende Berührung mit dem ersten bzw. dem zweiten Sims (32A, 32B) auf der entsprechenden Seite des Randrahmens (21) der Klappe treten, wenn sich die Klappe (26) in einer der beiden Stellungen befindet, und wobei die Betätigungswelle (27) zur Einstellung der Position der Klappe (26) zwischen der ersten und der zweiten Stellung betätigbar ist;

eine Blattfederdichtung (64), welche auf der Oberfläche der Schwenkwelle (27) im Abstand von ihrer Verbindung mit der Klappe (26) montiert (63) ist und sich ihr entlang erstreckt, mit zusammenwirkenden Sitzen (62), die an den Wänden der Kammer (15) für einen selektiven abdichtenden Angriff an der Dichtung (64), wenn sich die Klappe (26) in einer ihrer beiden Stellungen befindet, angebracht sind; und

eine Anordnung (59, 61, 21A) zum Einspeisen von Abdichtungsluft in einen geschlossenen Raum, der in jedem der Abdichtungsrahmen (21) gebildet ist, wenn die Klappe (26) an diesem Abdichtungsrahmen angreift.

2. Ableiter nach Anspruch 1, der weiterhin eine Anordnung (65) enthält, um das Innere der Kammer von der Anordnung (59, 61, 21A) zum Einspeisen von Abdichtluft während der Bewegung der Klappe (26) zwischen ihren beiden Stellungen abzutrennen.

3. Ableiter nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Schicht (14) aus Isolation, die an jeder Innenfläche der Kammer befestigt ist und diese auskleidet, wobei die Klappe (26) weiterhin mindestens ein Verstärkungselement (29) enthält, mit dem ihr Randrahmen (32) verbunden ist, und wobei eine Isolationsschicht (41) mindestens diejenige Seite der Klappe bedeckt, die den Verbindungen (49) mit der Betätigungswelle (47) abgewandt ist, mit einer Abdeckung (40), die auf der Isolationsschicht (41) angeordnet ist, und einer Einrichtung (41A, 42, 43, 44, 45), um die Isolationsschicht (41) an Ort und Stelle zu halten, wobei die Halteeinrichtung so konstruiert und angeordnet ist, daß sie eine thermische Expansion der Abdeckung gestattet.

4. Ableiter nach Anspruch 3, mit einer auf beiden Seiten jedes Verstärkungselements (29) angeordneten Isolationsschicht (41) auf der anderen Seite der Klappe (26).

5. Ableiter nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem die Halterungseinrichtung eine Reihe von Stiften (42) enthält, die die Isolation (41) an der darunter liegenden Klappenstruktur verankern und sich durch überdimensionierte Öffnungen (44, 45) durch die Abdeckung (40) und die Isolation (41) erstrecken, um thermische Expansion zu ermöglichen.

6. Ableiter nach Anspruch 3, mit einer Schwenkverbindungseinrichtung (50), die jede Gelenkverbindung (49B) mit einem entsprechenden Verstärkungselement (29) verbindet.

7. Ableiter nach Anspruch 6, bei welchem mindestens zwei voneinander und von den seitlichen Rändern der Klappe (26) beabstandete Verstärkungselemente (29) vorgesehen sind.

8. Ableiter nach Anspruch 7, bei welchem jede der Schwenkverbindungsvorrichtungen (50) eine Basisplatte (51) enthält, die mit einem entsprechenden Verstärkungselement (29) verbunden ist, eine schwenkbar mit der Basisplatte (51) verbundene Platte (53), eine Hebelgelenkverbindung (49B), welche schwenkbar mit der genannten Platte (53) verbunden ist, und eine elastische Einrichtung (52, 54, 55), die zwischen der genannten Platte (53) und der Basisplatte (51) angeordnet ist und es dadurch der genannten Platte (53) gestattet, sich in Bezug auf die Basisplatte (51) als Reaktion auf thermische Ausdehnungskräfte zu bewegen, die auf sie durch die mit ihr verbundene Gelenkverbindung (49B) ausgeübt werden.

9. Ableiter nach Anspruch 7, bei welchem sich die Verstärkungselemente (29) über die Länge der Klappe (26) erstrecken.

10. Ableiter nach Anspruch 3, bei welchem die Abdeckung (40) aus nichtrostendem Stahl besteht, den Bereich der Auslaßöffnungen (10A, 10B) der Kammer begrenzt und durch das mindestens eine Verstärkungselement (29) verstärkt ist.

11. Ableiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Abdichtungsrahmen (21) mit den Wänden (15) durch Halterungsmittel (22, 23) verbunden ist, welche eine thermische Expansion des Rahmens (21) bezüglich der Wände gestatten.