DE4226525C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umlenken von Gasströmen in Gaskanälen mit großen Kanalquerschnitten, mit einer Kanalabzweigung mit einem Gaseinströmstutzen und zwei Gasausströmstutzen und mit einer in der Kanalabzweigung zwischen den beiden Gasausströmstutzen schwenkbar gelagerten Umschaltklappe, die mittels eines Spannhebelmechanismus mit Antriebswelle, Kurbelarmen und Spannhebeln gegen Dichtsitze der Gasausströmstutzen andrückbar ist, wobei der Gaseinströmstutzen und der eine Gasausströmstutzen im wesentlichen fluchten und der andere Gasausströmstutzen in einem vorgegebenen Winkel zum Gaseinströmstutzen angeordnet und in diesem Gasausströmstutzen die Antriebswelle für die Umschaltklappe gelagert ist.

Große Kanalquerschnitte meint Querschnitte von 20m² bis 80m² und mehr. Der sich zwischen dem Gaseinströmstutzen und dem fluchtenden Gasausströmstutzen befindende weitere Gasauströmstutzen ist regelmäßig in einem rechten Winkel einerseits zum Gaseinströmstutzen und andererseits zu dem fluchtenden Gasauströmstutzen angeordnet, so daß sich eine T-förmige Kanalabzweigung ergibt.

Ein ständiges Problem bei einer derartigen T-förmigen Kanalabzweigung besteht in den strömungstechnischen Verhältnissen, wenn nämlich der mit dem Gaseinströmstutzen fluchtende Gasauströmstutzen mittels der Umschaltklappe verschlossen ist und folglich die Gasströmung in den zum Gaseinströmstutzen abgewinkelten Gasauströmstutzen umgelenkt werden muß. Denn aufgrund des Eckbereiches zwischen dem Gaseinströmstutzen und dem abgewinkelten Gasausströmstutzen treten erhebliche Turbulenzen auf, aus denen letztlich eine ungleichmäßige Anströmung der nachgeschalteten Anlagenteile resultiert. Bei derartigen Anlagenteilen kann es sich beispielsweise um Wärmetauscher, Schalldämpfer oder dergleichen handeln. Aufgrund der ungleichmäßigen Anströmung können Vibrationen auftreten, deren Schwingungsfrequenzen ganz erheblich zu einem vorzeitigen Unbrauchbarwerden der nachgeschalteten Anlagenteile beitragen.

Beim Betrieb von Gasturbinen ist eine Vorrichtung zum Einleiten der Verbrennungsgase in einen Wärmetauscher oder in einen Bypass mit im Verzweigungsbereich der zum Wärmetauscher und zum Bypass führenden Kanäle angeordneten Leitflächen bekannt, um die Strömungsverhältnisse positiv zu beeinflussen. In diesem Fall sind im Umlenkbereich Leitplatten unter Bildung eines Umlenkgitters angeordnet, deren Leitflächen zwischen einer in Strömungslängsrichtung verlaufenden Stellung und einer dazu geneigt verlaufenden Umlenkstellung verschwenkbar sind. Diese Leitplatten verlangen einen eigenen Antrieb und lassen sich in einer Kabelabzweigung mit einer Umschaltklappe zwischen den Leitplatten und der zwischen den beiden Gasausströmstutzen verschwenkbaren Umschaltklappe bestehen würde (vgl. DE 38 31 062 A1).

Eine andere bekannte Vorrichtung zum Umlenken eines Luftstromes sieht vor, daß bei einem T-Rohrstück eine Aufteilung des Luftstromes in einen Haupt- und Nebenstrom erfolgt. Der Anteil des Nebenstromes wird dabei über im Umlenkbereich angeordnete Leitflächen eingestellt, die nach Bedarf in den Hauptstrom eingeschwenkt werden. Dadurch soll der Nebenstrom von Null bis auf einen Maximalwert regelbar sein, ohne daß Turbulenzen im Umlenkbereich auftreten. Eine vollständige Umleitung des Hauptstromes ist mit dieser Anordnung allerdings nicht möglich, da insbesondere keine Umschaltklappe verwirklicht ist, sondern lediglich ein mehr oder minder in den Hauptstrom einschwenkbares Gestänge mit gekrümmten Leitflächen (vgl. US 26 67 185).

Außerdem kennt man ein Strahlrohr, insbesondere für den Antrieb eines Flugzeuges, mit einem verschließbaren Abzweigrohr und mit im Strahlrohr um eine mittlere rechtwinklig zur Abzweigebene liegende Querachse schwenkbar angeordneten Klappen zum Verschließen des Strahlrohres hinter der Abzweigöffnung. Die Klappen bestehen aus zwei muschelartig gegen die Strömungsrichtung zusammenklappbaren Schalen. Auf diese Weise will man erreichen, daß die Strömung durch Klappen nicht wesentlich behindert und eine günstige Ablenkung erreicht wird (vgl. DE-AS 12 26 428).

Im übrigen ist eine Strahlaustrittsöffnung insbesondere für Schubdüsen von Flugzeugen bekannt, mit zwei sich gegenüberliegenden parallelen Austrittskanten und mit einem Gitter von schwenkbaren Schaufeln, die parallel zu den parallelen Austrittskanten liegen und der Strahlumlenkung dienen. Bei dieser Strahlaustrittsöffnung ist vorgesehen, daß jede der am weitesten außenliegenden Schaufeln in der Stellung für Nichtablenkung des Strahles eine Fortsetzung der zugehörigen Kanalseitenwand bildet, ihre Vorderkante weiter vorn liegt als die der übrigen Schaufeln und ihre Schwenkachse rückwärts ihrer Vorderkante liegt, um einen maximalen Schub konstant oder im wesentlichen konstant zu halten (vgl. DE-AS 12 16 704).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Umlenken von Gasströmen in Gaskanälen mit großen Kanalquerschnitten der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, die selbst in einem abgewinkelten Gasausströmstutzen eine gleichmäßige Anströmung nachgeschalteter Anlagenteile gewährleistet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch, daß auf der Antriebswelle zwischen den Kurbelarmen bzw. Spannhebeln des Spannhebelmechanismus zumindest ein Leitblech befestigt ist, welches mit einem vorgegebenen Anstellwinkel in den vom Gaseinströmstutzen den mit dem Gaseinströmstutzen fluchtenden Gasausströmstutzen verschließt und welches sich auf der dem Gasstrom abgewandten Rückseite der Umschaltklappe befindet, wenn die Umschaltklappe den im Winkel zum Gaseinströmstutzen angeordneten Gasausströmstutzen verschließt.

Diese Maßnahmen der Erfindung haben zunächst einmal zur Folge, daß aufgrund des Leitbleches Turbulenzen und Wirbelabrisse im Eckbereich zwischen dem Gaseinströmstutzen und dem abgewinkelten - regelmäßig rechtwinklig abgewinkelten - Gasausströmstutzen vermieden werden, wenn die Umschaltklappe den mit dem Gaseinströmstutzen fluchtenden Gasausströmstutzen verschließt. Tatsächlich sorgt das Leitblech - es kann sich auch um mehrere Leitbleche handeln - dafür, daß die Strömungsverhältnisse in diesem Eckbereich erheblich verbessert werden, und zwar derart, daß die nachgeschalteten Anlagenteile gleichmäßig angeströmt werden. Auf diese Weise werden sonst störende Vibrationen derart reduziert bzw. nahezu verhindert, daß die nachgeschalteten Anlagenteile nicht länger bis zur vorzeitigen Unbrauchbarkeit beansprucht werden. Ein weiterer durch die Erfindung erreichter Vorteil ist in der Reduzierung des Druckverlustes und der daraus resultierenden Erhöhung des Wirkungsgrades der Gesamtanlage zu sehen. Hinzu kommt, daß zwischen der Umschaltklappe und dem Leitblech keine Kollisionsgefahr besteht, weil das auf der Antriebswelle befestigte Leitblech stets synchron mit der Umschaltklappe geschwenkt wird, und zwar aus dem Gasstrom heraus über gleichsam einen 180° Winkel in den abgewinkelten Gasausströmstutzen hinein, wenn die Umschaltklappe aus ihrer Schließstellung für den fluchtenden Gasausströmstutzen in die Schließstellung für den abgewinkelten Gasausströmstutzen überführt wird, so daß sich die Leitfläche schließlich auf der Rückseite hinter der Umschaltklappe befindet. Das alles gelingt mit verhältnismäßig einfachen Mitteln. Darin sind die wesentlichen durch die Erfindung erreichten Vorteile zu sehen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im folgenden aufgeführt. So lehrt die Erfindung, daß die Antriebswelle - in an sich bekannter Weise - exzentrisch zur Mittelachse des zugeordneten, nämlich abgewinkelten Gasausströmstutzens angeordnet ist und das Leitblech eine seinen maximalen Schwenkradius definierende Länge aufweist, welche um ein vorgegebenes Maß geringer als der maximale Abstand zwischen der Antriebswelle und der schwenkseitigen Stutzenwand ist, so daß das Leitblech also den abgewinkelten Gasausströmstutzen gleichsam passieren kann, wenn die Umschaltklappe aus ihrer Schließstellung für den fluchtenden Gasausströmstutzen in die Schließstellung für den abgewinkelten Gasausströmstutzen überführt wird. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Leitblech auf der Antriebswelle drehbar gelagert, jedoch in verschiedenen Anstellwinkels arretierbar. Auf diese Weise lassen sich unschwer verschiedene Anstellwinkel verwirklichen. Bei Betätigung der Umschaltklappe und folglich der Antriebswelle ist das Leitblech selbstverständlich mit dem jeweils gewählten Anstellwinkel auf der Antriebswelle fixiert. Vorzugsweise und aus strömungstechnischen Gründen ist das Leitblech als Schaufel ausgebildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Kanalabzweigung mit einer erfindungsgemäßen Umlenkvorrichtung und in den Gasstrom eintauchendem Leitblech,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 mit aus dem Gasstrom herausgeschwenktem Leitblech,

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 1 in Ansicht A-A.

In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Umlenken von Gasströmen in Gaskanälen 1 mit großen Kanalquerschnitten dargestellt. Diese Vorrichtung weist eine Kanalabzweigung 2 mit einem Gaseinströmstutzen 3 und zwei Gasausströmstutzen 4, 5 und mit einer in der Kanalabzweigung 2 zwischen den beiden Gasausströmstutzen 4, 5 schwenkbar gelagerten Umschaltklappe 6 auf. Die Umschaltklappe 6 ist mittels eines Spannhebelmechanismus mit Antriebswelle 7, Kurbelarmen 8 und Spannhebeln 9 gegen Dichtsitzes 10 der Gasausströmstutzen 4, 5 andrückbar. Der Gaseinströmstutzen 3 und der eine Gasausströmstutzen 5 fluchten, während der andere Gasausströmstutzen 4 zwischen dem einen Gasausströmstutzen 5 und dem Gaseinströmstutzen 3 in einem vorgegebenen Winkel - nach dem Ausführungsbeispiel in einem rechten Winkel - zum Gaseinströmstutzen 3 angeordnet und in diesem Gasausströmstutzen 4 die Antriebswelle 7 für die Umschaltklappe 6 gelagert ist. Auf der Antriebswelle 7 ist zwischen den Kurbelarmen 8 bzw. Spannhebeln 9 des Spannmechanismus zumindest ein Leitblech 11 befestigt, welches mit einem vorgegebenen Anstellwinkel α in den von Gaseinströmstutzen 3 kommenden Gasstrom vorkragt, wenn die Umschaltklappe 6 den mit dem Gaseinströmstutzen 3 fluchtenden Gasausströmstutzen 5 verschließt. Das Leitblech 11 befindet sich dagegen auf der dem Gasstrom abgewandten Rückseite der Umschaltklappe 6, wenn die Umschaltklappe 6 den im rechten Winkel zum Gaseinströmstutzen 3 angeordneten Gasausströmstutzen 4 verschließt.

Die Antriebswelle 7 ist exzentrisch zur Mittelachse M des zugeordneten abgewinkelten Gasausströmstutzens 4 angeordnet. Das Leitblech 11 weist eine seinen maximalen Schwenkradius definierende Länge L auf, welche um ein vorgegebenes Maß S geringer als der maximale Abstand zwischen der Antriebswelle 7 und der schwenkseitigen Stutzenwand 12 ist. Das Leitblech 11 kann auf der Antriebswelle 7 drehbar gelagert und in verschiedenen Anstellwinkeln arretierbar sein. Nach dem Ausführungsbeispiel ist das Leitblech 11 als Schaufel ausgebildet.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Umlenken von Gasströmen in Gaskanälen mit großen Kanalquerschnitten, mit einer Kanalabzweigung mit einem Gaseinströmstutzen und zwei Gasausströmstutzen und einer in der Kanalabzweigung zwischen den beiden Gasausströmstutzen schwenkbar gelagerten Umschaltklappe, die mittels eines Spannhebelmechanismus mit Antriebswelle, Kurbelarmen und Spannhebeln gegen Dichtsitze der Gasausströmstutzen andrückbar ist, wobei der Gaseinströmstutzen und der eine Gasausströmstutzen im wesentlichen fluchten und der andere Gasausströmstutzen in einem vorgegebenen Winkel zum Gaseinströmstutzen angeordnet und in diesem Gasauströmstutzen die Antriebswelle für die Umschaltklappe gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (7) zwischen den Kurbelarmen (8) bzw. Spannhebeln (9) des Spannhebelmechanismus zumindest ein Leitblech (11) befestigt ist, welches mit einem vorgegebenen Anstellwinkel (α) in den von Gaseinströmstutzen (3) kommenden Gasstrom vorkragt, wenn die Umschaltklappe (6) den mit dem Gaseinströmstutzen (3) fluchtenden Gasausströmstutzen (5) verschließt und welches sich auf der dem Gasstrom abgewandten Rückseite der Umschaltklappe (6) befindet, wenn die Umschaltklappe (6) den im Winkel zum Gaseinströmstutzen (3) angeordneten Gasausströmstutzen (4) verschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (7) exzentrisch zur Mittelachse (M) des zugeordneten Gasausströmstutzens (4) angeordnet ist und das Leitblech (11) eine seinen maximalen Schwenkradius definierende Länge (L) aufweist, welche um ein vorgegebenes Maß (S) geringer als der maximale Abstand zwischen der Antriebswelle (7) und der schwenkseitigen Stutzenwand (12) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (11) auf der Antriebswelle (7) drehbar gelagert und in verschiedenen Anstellwinkeln (α) arretierbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (11) als Schaufel ausgebildet ist.