DE4446395A1 - Regel- und Absperrklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regel- und Absperrklappe, insbesondere eine Drehflügelklappe für Heißgas-Rohrlei­ tungen, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Regel- und Absperrklappe entsprechend dem Oberbe­ griff des Anspruches 1 ist beispielsweise aus der DE-A 30 22 862 bekannt. Die Klappe besteht hierbei aus einem zur Lagerung der Klappe und zur Übertragung des Klap­ pen-Drehmoments dienenden, mit wenigstens einem Wellen­ element versehenen zentralen Teil und einem die beiden Flügel der Klappe bildenden Flügelteil.

Der zentrale Teil enthält eine langgestreckte Schale, die als verwindungssteifer Formkörper ausgebildet ist und sich ebenso wie der Flügelteil nahezu über die ge­ samte Länge der Klappe erstreckt. Der Flügelteil ist in seinem mittleren Bereich gleichfalls schalenförmig aus­ gebildet und ergänzt mit diesem schalenförmigen Bereich den zentralen Teil zu einem geschlossenen hohlen Form­ körper.

Derartige Regel- und Absperrklappen, die mit ihrer zen­ tral angeordneten Achse quer in einer Rohrleitung ange­ ordnet sind, haben jedoch den Nachteil, daß sie insbe­ sondere bei großen Spannweiten und bei hohen Gasdrücken auch in geöffnetem Zustand einen Querschnittsverlust von bis zu 30% verursachen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regel- und Absperrklappe gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1 anzugeben, die bei geöffneter Klappe einen wesentlich geringeren Querschnittsverlust verursacht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeich­ nenden Teil des Anspruches 1 gelöst, indem der Träger­ teil als offenes und in einer Öffnungsstelle der Klappe vom Heißgas durchströmbares Gitterwerk ausgebildet ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Ausbildung des Trägerteils als Gitterwerk verrin­ gert die nicht durchströmbare Querschnittsfläche der Klappe in ihrer Öffnungsstellung erheblich. Im Ver­ gleich zur bekannten Schalenkonstruktion kann der Quer­ schnittsverlust von 30% auf 6% verringert werden.

In Heißgas-Rohrleitungen angeordnete Klappen unterlie­ gen im Betrieb einer hohen und unter Umständen sehr schnell wechselnden Temperaturbeanspruchung. Bei den großen Abmessungen derartiger Klappen kommt es hier­ durch zu erheblichen Wärmedehnungen. Dies führt zu Ver­ formungen und Verspannungen im Träger- bzw. Flügelteil, so daß unter Umständen nach einem plötzlichen Tempera­ turanstieg eine Betätigung der Klappe kurzfristig nicht möglich ist.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfin­ dung ist daher der Flügelteil lediglich an einem zen­ tralen Punkt am Trägerteil fixiert und im übrigen gleitverschieblich mit dem Trägerteil gekoppelt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeich­ nung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht der Regel- und Absperrklappe,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Regel- und Absperrklappe,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Regel- und Absperrklappe,

Fig. 4 eine erste, teilweise geschnittene Detailansicht der Verbindung von Flügelteil und Trägerteil und

Fig. 5 eine zweite, teilweise geschnittene Detailan­ sicht dieser Verbindung.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Regel- und Absperrklappe für Heißgas-Rohrleitungen darge­ stellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Träger­ teil 1, einem an diesem befestigten Flügelteil sowie wenigstens einem am Trägerteil gehalterten, zur Lage­ rung der Klappe und zur Bildung einer zentralen Schwenkachse 3a dienenden Wellenelement 3.

Der Trägerteil 1 ist als offenes und in einer Öffnungs­ stellung der Klappe vom Heißgas durchströmbares Gitter­ werk ausgebildet. Dieses Gitterwerk wird durch eine Vielzahl von Rundstäben gebildet, die sich in eine An­ zahl von parallel zur Schwenkachse 3a angeordnete Längsstäbe 4a sowie zickzackförmig verlaufende Rund­ stäbe 4b aufteilen. Dabei sind jeweils zwei benachbarte Längsstäbe 4a über einen zickzackförmig verlaufenden Rundstab 4b derart miteinander gekoppelt, daß der zick­ zackförmig verlaufende Rundstab 4b jeweils abwechselnd an den Knickpunkten mit dem einen und dem anderen Längsstab fest verbunden ist (siehe Fig. 4). Die Ver­ bindung von Längsstab 4a und dem zickzackförmig verlau­ fenden Rundstab 4b erfolgt zweckmäßigerweise durch Ver­ schweißen.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist das Gitterwerk in einem Schnitt quer zur Längsachse 3a als gleichschenkliges Trapez ausgebildet. Die Längsstäbe 4a sind jeweils in den vier Ecken dieses Trapezes angeordnet. Ferner sind zwei zusätzliche Längsstäbe auf der - im Schnitt - langen Grundlinie als senkrechte Projektion der beiden Längsstäbe der kurzen Grundlinie angeordnet. Auf diese Weise ergeben sich auf der Außenseite des Gitterwerkes sechs Bereiche zwischen je zwei Längsstäben, zwischen denen die zickzackförmig verlaufenden Rundstäbe 4b an­ geordnet sind. Zudem werden die beiden Längsstäbe der - im Schnitt - kurzen Grundlinie mit den jeweils senk­ recht gegenüberliegenden Längsstäben auf der langen Grundlinie über wiederum zickzackförmig verlaufende Rundstäbe 4b miteinander verbunden. Auf diese Weise er­ gibt sich ein äußerst stabiler Trägerteil, der sich zu­ dem durch einen minimalen Materialaufwand auszeichnet. Gegenüber einer vergleichbaren Klappe in Schalenkon­ struktion verringert sich der Materialbedarf um etwa 40 bis 50%. Dadurch wird auch das Gewicht der erfindungs­ gemäßen Klappe entsprechend reduziert, was sich positiv auf die Beschleunigungszeiten beim Schließen und Öffnen der Klappen auswirkt. Da für den Trägerteil üblicher­ weise besonders hochwertige Materialien verwendet wer­ den, wirkt sich die Materialeinsparung auch in einer entsprechenden Verringerung der Kosten aus.

Zweckmäßigerweise wird man den Durchmesser der Längs­ stäbe 4a größer als den Durchmesser der zickzackförmig verlaufenden Rundstäbe 4b wählen. So könnte man beispielsweise die Längsstäbe mit einem Durchmesser von 25 mm und die zickzackförmig verlaufenden Rundstäbe mit einem Durchmesser von 15 mm verwenden.

An den beiden kurzen Stirnseiten des Trägerteils sind jeweils zwei Haltebleche 5 zur Halterung einer mittig angeordneten Nabe vorgesehen, die einen Wellenstumpf 3b aufnimmt. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Er­ findung auch möglich, statt der beiden Wellenstümpfe 3b eine durchgehende Welle vorzusehen, wodurch sich jedoch der Effekt einer Vergrößerung des freien Querschnitts der Rohrleitung bei geöffneter Klappe verschlechtert.

Im Rahmen der Erfindung ist jedoch auch jede andere Art der Ausbildung des Gitterwerks denkbar, so ist insbe­ sondere die Schnittform quer zur Schwenkachse 3a nicht auf ein gleichschenkliges Trapez beschränkt.

Der Flügelteil 2 wird durch eine ebene Metallplatte ge­ bildet, die beispielsweise eine Stärke von 6 mm auf­ weist. Dieser Flügelteil kommt beim Schließen mit ent­ sprechenden Abdichtelementen am Umfang der Rohrleitun­ gen in Verbindung. Damit es bei plötzlichen Tempera­ turänderungen nicht zu Verformungen des Flügelteils 2 und damit zu Undichtigkeiten kommt, wird beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel die nachfolgende Verbin­ dung von Trägerteil und Flügelteil vorgesehen:

Das trapezförmige Gitterwerk wird mit seiner größeren Grundfläche mit dem Flügelteil 2 verbunden (siehe Fig. 3). Zu diesem Zweck sind auf dem Flügelteil 2 vier par­ allele Reihen von Haken 7 vorgesehen, die beispiels­ weise durch einfach abgekantete Flacheisen gebildet werden. Diese Haken sind so ausgerichtet, daß sie eine Relativbewegung von Trägerteil 1 und Flügelteil in der Ebene des Flügelteils 2 erlauben, jedoch eine Relativ­ verschiebung bzw. ein Lösen der Verbindung in einer an­ deren Richtung zuverlässig verhindern. Die Haken 7 bil­ den zusammen mit dem Flügelteil 2 jeweils ein nach ei­ ner Seite offenes U. Bei der Montage kann daher in ein­ facher Art und Weise der Trägerteil 1 auf dem Flügel­ teil 2 abgesetzt und dann in die Haken 7 hineingescho­ ben werden, so daß diese die entsprechenden Längsstäbe 4a des Trägerteils 1 übergreifen.

Um ein unbeabsichtigtes Lösen in entgegengesetzter Richtung zu verhindern, wird ein Sicherungsbolzen 8 ei­ nerseits durch eine in der Mitte des Flügelteils 2 vor­ gesehene erste Bohrung 9 und andererseits durch eine mit dieser Bohrung fluchtende zweite Bohrung 10 am Trä­ gerteil hindurchgeführt (siehe Fig. 5). Der Sicherungs­ bolzen 8 wird dann in geeigneter Weise, beispielsweise durch Verschweißen am Flügelteil 2, fixiert. Die ein­ zelnen Haken 7 gewährleisten nun, daß sich der Flügel­ teil 2 ausgehend von der ersten Bohrung 9 aufgrund von Temperaturänderungen ausdehnen kann. Die zweite Bohrung 10 am Trägerteil 1 ist beispielsweise in einem zwischen zwei Längsstäben 4a eingeschweißten Flacheisen 11 vor­ gesehen.

Um nun bei einer einseitigen Temperaturbeanspruchung ein "Drehen" des Flügel teils um seinen zentralen Punkt zu verhindern, ist zwischen den Halteblechen 5 jeweils ein Flacheisen 12 vorgesehen, das ein in Richtung der Schwenkachse 3a verlaufendes Langloch 13 aufweist, in das ein mit dem Flügelteil 2 verbundener Bolzen 14 ein­ greift. Zweckmäßigerweise ist ein derartiges Langloch auch im Bereich des gegenüberliegenden Wellenstummels 3b vorgesehen. Der Austausch von auf dem Flügelteil 2 vorgesehenen Dichtelementen bzw. des Flügelteils 2 selbst kann bei dieser Konstruktion durch einfaches Aushängen des Flügelteils erfolgen, nachdem die Siche­ rungsbolzen 8 und 10 gelöst worden sind.

Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, wird der Quer­ schnitt einer Heißgas-Rohrleitung mit einer geöffneten, erfindungsgemäßen Klappe nur noch um etwa 4 bis 6% eingeschnürt. Die erfindungsgemäße Klappe ist daher be­ sonders geeignet für Gasleitungen von Gasturbinen. Das besonders einfache Auswechseln eines Flügelteils macht zudem auch den Einsatz bei aggressiveren Gasen möglich, wie sie insbesondere bei der Rauchgasentschwefelung oder -entstickung entstehen.

Claims (9)

1. Regel- und Absperrklappe, insbesondere Drehflügel­ klappe für Heißgas -Rohrleitungen, enthaltend

• a) einen Trägerteil (1),
• b) einen am Trägerteil befestigten Flügelteil (2)
• c) sowie wenigstens ein am Trägerteil (1) gehalter­ tes, zur Lagerung der Klappe und zur Bildung ei­ ner zentralen Schwenkachse (3a) dienendes Wel­ lenelement (3),

dadurch gekennzeichnet, daß

• d) der Trägerteil (1) als offenes und in einer Öff­ nungsstellung der Klappe vom Heißgas durchström­ bares Gitterwerk ausgebildet ist.

2. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterwerk aus einer Vielzahl von Rundstäben (4a, 4b) gebildet ist.

3. Klappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Rundstäbe als Längsstäbe (4a) parallel zur Schwenkachse (3a) angeordnet sind.

4. Klappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Längsstäbe (4a) über einen zickzackförmig verlaufenden Rundstab (4b) derart miteinander gekoppelt sind, daß der im Zickzack ver­ laufende Rundstab (4b) jeweils abwechselnd an den Knickpunkten mit dem einen und dem anderen Längsstab (4b) fest verbunden ist.

5. Klappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterwerk in einem Schnitt quer zur Schwenkachse (3a) trapezförmig ausgebildet ist.

6. Klappe nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest in den Eckpunkten des Trapezes Längsstäbe angeordnet sind.

7. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelteil durch eine ebene Metallplatte gebil­ det wird.

8. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelteil (2) an einem zentralen Punkt (Bohrung 8) am Trägerteil (1) fixiert ist und im übrigen gleitverschieblich mit dem Trägerteil gekoppelt ist.