DE4446395A1

DE4446395A1 - Rotary vane valve for hot gas pipelines with lattice support

Info

Publication number: DE4446395A1
Application number: DE19944446395
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Janich
Original assignee: Janich GmbH and Co KG
Current assignee: Janich GmbH and Co KG
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2014-12-24
Also published as: DE4446395C2

Abstract

Hot gas pipelines contain a control and shut-off valve, pref. rotary vane valve, comprising a support section (1), in the form of a lattice through which gas flows in the valve open position, a vane section (2) fastened to the support, and at least one shaft member (3) on which the assembly is mounted. The lattice is formed pref. of a number of long round bars (4a) parallel to the swivel axis, two adjacent bars being joined by a zigzag-shaped round bar (4b). Vanes are formed by a flat metal plate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regel- und Absperrklappe, insbesondere eine Drehflügelklappe für Heißgas-Rohrlei tungen, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a control and butterfly valve, especially a rotary flap for hot gas pipes lines, according to the preamble of claim 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.A control and shut-off valve according to the Oberbe handle of claim 1 is for example from DE-A 30 22 862 known. The flap consists of one for storing the flap and for transferring the flap Pen torque serving, with at least one shaft element provided central part and one the two Wing of the flap-forming wing part.

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.The central part contains an elongated bowl, which is designed as a torsionally rigid molded body and just like the wing part almost over the ge entire length of the flap extends. The wing part is in its central area is also bowl-shaped formed and supplemented with this bowl-shaped area the central part into a closed hollow shape body.

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.Such control and butterfly valves, with their zen tral axis arranged transversely in a pipeline are arranged, but have the disadvantage that they esp especially with large spans and at high gas pressures A loss of cross-section even when open cause up to 30%.

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. The invention is therefore based on the object Control and butterfly valve according to the preamble of the An Proverb 1 indicate the one with the flap open causes significantly less cross-sectional loss.

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.This object is inventively characterized by nenden part of claim 1 solved by the carrier part as an open and in an opening point of the flap latticework through which hot gas can flow.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further refinements of the invention are the subject of subclaims.

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.Reduce the design of the support part as a latticework cross-sectional area of the Flap considerably in its open position. In Ver the cross can be the same as the well-known shell construction cut loss from 30% to 6%.

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.Flaps arranged in hot gas pipelines below conditions in the operation of a high and possibly very rapidly changing temperature loads. Both large dimensions of such flaps come here due to excessive thermal expansion. This leads to ver Formations and tension in the support or wing part, so possibly after a sudden tempera door operation did not increase briefly is possible.

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.According to an embodiment of the invention manure is therefore only the wing part on a zen central point fixed on the support part and otherwise slidably coupled to the carrier part.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeich nung näher erläutert. Further refinements of the invention are based on the Description of an embodiment and the drawing tion explained in more detail.

In der Zeichnung zeigenShow in the drawing

Fig. 1 eine Aufsicht der Regel- und Absperrklappe, Fig. 1 is a plan view of the control and shut-off valve,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Regel- und Absperrklappe, Fig. 2 is a side view of the control and shut-off valve,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Regel- und Absperrklappe, Fig. 3 is an end view of the control and shut-off valve,

Fig. 4 eine erste, teilweise geschnittene Detailansicht der Verbindung von Flügelteil und Trägerteil und Fig. 4 is a first, partially sectioned detailed view of the connection of the wing part and carrier part and

Fig. 5 eine zweite, teilweise geschnittene Detailan sicht dieser Verbindung. Fig. 5 shows a second, partially sectioned Detailan view of this connection.

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.In Figs. 1 to 3 according to the invention a control and shut-off valve for hot gas pipes is Darge provides. It consists essentially of a support part 1 , a wing part attached to this and at least one held on the support part, tion tion of the flap and to form a central pivot axis 3 a serving shaft element 3rd

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.The carrier part 1 is designed as an open and in an open position of the flap by the hot gas flow through lattice work. This latticework is formed by a large number of round bars, which are divided into a number of longitudinal bars 4 a arranged parallel to the pivot axis 3 a and zigzag-shaped round bars 4 b. Here, each two adjacent longitudinal bars 4 a b a zigzagging rod 4 coupled to each other, that the zig-zag extending rod 4b alternately at the inflection points with the one and the other longitudinal bar is rigidly connected (see Fig. 4). The connection of the longitudinal rod 4 a and the zigzag-shaped duri fenden round rod 4 b is advantageously carried out by welding.

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.The lattice as shown in Fig. 3 in a section transverse to the longitudinal axis 3 a formed as an isosceles trapezoid. The longitudinal bars 4 a are each arranged in the four corners of this trapezoid. Furthermore, two additional longitudinal bars are arranged on the - in section - long baseline as a vertical projection of the two longitudinal bars of the short baseline. In this way, there are six areas on the outside of the latticework between two longitudinal bars, between which the zigzag round bars 4 b are arranged. In addition, the two longitudinal bars of the - on average - short base line with the respectively perpendicular longitudinal bars on the long base line are connected to one another via again round zigzag round bars 4 b. In this way he gives himself an extremely stable support part, which is characterized by a minimal amount of material. Compared to a comparable valve in a shell construction, the material requirement is reduced by around 40 to 50%. As a result, the weight of the flap according to the invention is reduced accordingly, which has a positive effect on the acceleration times when closing and opening the flaps. Since particularly high-quality materials are used for the carrier part, the material savings also result in a corresponding reduction in costs.

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.Conveniently, it will be the diameter of the longitudinal bars 4 a select greater than the diameter of the zigzag-shaped extending round rods 4 b. For example, one could use the longitudinal bars with a diameter of 25 mm and the zigzag-shaped round bars with a diameter of 15 mm.

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.On the two short end faces of the carrier part, two holding plates 5 are provided for holding a hub arranged in the center, which receives a stub shaft 3 b. Of course, it is also possible within the scope of the invention to provide a continuous shaft instead of the two stub shafts 3 b, but this worsens the effect of an increase in the free cross section of the pipeline when the flap is open.

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.However, in the invention, any other type of training of the latticework is conceivable, as is in particular do not discriminate the sectional shape transversely to the pivot axis 3 a to an isosceles trapezoid limited.

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:The wing part 2 is formed by a flat metal plate ge, for example, has a thickness of 6 mm. When closing, this wing part comes into contact with appropriate sealing elements on the circumference of the pipeline. So that there are no deformations of the wing part 2 and thus to leaks in the case of sudden temperature changes, the following connection of the support part and wing part is provided in the exemplary embodiment shown:

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.The larger base area of the trapezoidal lattice work is connected to the wing part 2 (see FIG. 3). For this purpose, four par allelic rows of hooks 7 are provided on the wing part 2 , which are formed, for example, by simply folded flat iron. These hooks are aligned so that they allow a relative movement of the carrier part 1 and wing part in the plane of the wing part 2 , but reliably prevent a relative displacement or loosening of the connection in one direction. The hooks 7 bil together with the wing part 2 each have an open egg u side. During assembly, therefore, the support part 1 can be placed on the wing part 2 in a simple manner and then inserted into the hook 7 ben, so that they overlap the corresponding longitudinal bars 4 a of the carrier part 1 .

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.In order to prevent unintentional loosening in the opposite direction, a securing bolt 8 is passed through a first bore 9 on the one hand through a bore 9 seen in the middle of the wing part 2 and on the other hand through a second bore 10 aligned with this bore on the support member (see FIG. 5) . The securing bolt 8 is then fixed in a suitable manner, for example by welding on the wing part 2 . The individual hook 7 now ensure that the wing part 2 can expand starting from the first bore 9 due to temperature changes. The second bore 10 on the carrier part 1 is seen, for example, in a flat iron 11 welded between two longitudinal bars 4 a.

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.In order to prevent a "turning" of the wing around its central point in the event of a one-sided temperature stress, a flat iron 12 is provided between the holding plates 5 , which has an elongated hole 13 running in the direction of the pivot axis 3 a, into which a with the wing part 2 connected bolt 14 engages. Advantageously, such elongated hole is also provided in the region of the opposite stub shaft 3 b. The exchange of sealing elements provided on the wing part 2 or the wing part 2 itself can be done in this construction by simply unhooking the wing part after the securing bolts 8 and 10 have been loosened.

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.As can be seen in particular in FIG. 2, the cross section of a hot gas pipeline with an open flap according to the invention is constricted only by about 4 to 6%. The flap according to the invention is therefore particularly suitable for gas lines of gas turbines. The particularly simple replacement of a wing part also makes it possible to use it in the case of more aggressive gases, such as those which arise in particular in flue gas desulfurization or denitrification.

Claims

1.Control and shut-off valve, in particular a butterfly valve for hot gas pipelines, containing

a) a carrier part ( 1 ),
b) a wing part ( 2 ) attached to the carrier part
c) and at least one on the carrier part ( 1 ) tes, for supporting the flap and for forming a central pivot axis ( 3 a) serving len element ( 3 ),

characterized in that

d) the carrier part ( 1 ) is designed as an open and in an opening position of the flap of the flap of hot gas flowable latticework.

2. Flap according to claim 1, characterized in that the latticework is formed from a plurality of round bars ( 4 a, 4 b).

3. Flap according to claim 2, characterized in that part of the round rods as longitudinal rods ( 4 a) are arranged parallel to the pivot axis ( 3 a).

4. Flap according to claim 3, characterized in that in each case two adjacent longitudinal bars ( 4 a) via a zigzag-shaped round rod ( 4 b) are coupled to one another in such a way that the round rod ( 4 b) running in zigzag each alternately at the break points with one and the other longitudinal rod ( 4 b) is firmly connected.

5. Flap according to claim 2, characterized in that the latticework is trapezoidal in a section transverse to the pivot axis ( 3 a).

6. Flap according to claim 3 and 5, characterized net that at least in the corner points of the trapeze Longitudinal bars are arranged.

7. Flap according to claim 1, characterized in that the wing part formed by a flat metal plate det.

8. Flap according to claim 1, characterized in that the wing part ( 2 ) is fixed at a central point (bore 8 ) on the support part ( 1 ) and is otherwise slidably coupled to the support part.