WO1995006213A1 - Absperrschieber - Google Patents

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Publication number
WO1995006213A1
WO1995006213A1 PCT/EP1994/002658 EP9402658W WO9506213A1 WO 1995006213 A1 WO1995006213 A1 WO 1995006213A1 EP 9402658 W EP9402658 W EP 9402658W WO 9506213 A1 WO9506213 A1 WO 9506213A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sealing ring
plate part
valve according
shut
slide
Prior art date
Application number
PCT/EP1994/002658
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Falko Brendel
Walter Dahmen
Franz-Josef Irnich
Uwe Krieg
Axel PLÜCKER
Dietrich Zosel
Original Assignee
Zimmermann & Jansen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zimmermann & Jansen Gmbh filed Critical Zimmermann & Jansen Gmbh
Publication of WO1995006213A1 publication Critical patent/WO1995006213A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/0227—Packings

Definitions

  • the invention relates to a gate valve, in particular a H affordga ⁇ schieber, according to the preamble of claim l.
  • Such gate valves are known and are used to shut off pipes carrying hot air, some of which can have a diameter of up to two meters and larger.
  • the slide plate which is displaceably arranged in a slide housing to shut off a through-opening, conventionally comprises a rigid sealing ring which extends over its circumference and delimits a welded-in plate.
  • the welded or central plate is provided with insulation for better thermal insulation, which usually consists of Refractory concrete exists. This can be ordered because, especially when the slide plate is closed, temperature values of over 1000 ° C can occur on the slide plate; ie there is a temperature difference of possibly over 1000 ° C between the two slide plate sides. Due to these high temperature differences, the various components of the slide plate expand to different extents.
  • a curvature of the central plate can also be caused by the fact that it expands more than the sealing ring surrounding it.
  • the insulation of the slide plate can be damaged. It is possible that the secondary effect of the curvature is that the insulation material tears open after a few temperature load changes until it becomes unusable.
  • the invention has for its object to develop the gate valve mentioned in such a way that its
  • the slide plate of the gate valve mentioned at the outset has a sealing ring which is associated with the housing sealing seat and extends over its circumference and is articulated with respect to a central plate part, the articulated axis extending parallel to the circumferential line. Even if the sealing ring is not uniformly thermally deformed, its deformation movement is not transmitted to the central plate part. Rather, the uneven radial expansion of the sealing ring due to the different thermal effects by the joint between the sealing ring and the central plate part is compensated. As a result, no thermal stresses are transferred to the central plate part, so that in the closed state it remains essentially flat even when there is a large temperature difference from the hot to the cold plate side. The slide plate can thus be safely moved from its closed to its open position and vice versa. The functionality of the gate valve is maintained even with a large temperature gradient.
  • Insulation is not damaged by a deformation of the plate, so that the insulating material of the insulating material is retained even with frequent changes in temperature. Moreover, there are no signs of material fatigue to be feared in the slide plate, since practically no heat-induced stresses occur in the plate itself. Among other things, this leads to a long service life of the gate valve.
  • the sealing ring is formed in one piece with the central plate part, the articulated connection being established in that at least one bead is provided between the plate part and the sealing ring which extends parallel to the circumferential line.
  • a round bar, triangular, square, trapezoidal or the like is arranged along the outer circumference of the central plate part, on which the sealing ring is supported, in such a way that a articulated connection between the sealing ring and the central plate part is obtained. It is also possible to arrange the round rod or the like profile on the inner circumference of the sealing ring.
  • the profiles preferably enter an associated groove-like guide on the respective opposite slide plate element, in which they are pivotably and radially displaceably guided.
  • the sealing ring is preferably designed as a hollow profile, a coolant inlet opening and, on the hot side of the slide plate, a plurality of coolant outlet openings arranged opposite the inlet opening and preferably extending approximately parallel to the central plate part, are provided. This measure makes it possible to cool both the sealing ring and - to a lesser extent - the hot side of the central plate part, so that the thermal load and in particular the radial deformation of the sealing ring can be reduced.
  • the centerpiece of the central plate part is a metal plate, which is insulated on both sides is provided.
  • the metal plate serves as a load-bearing component to which thermal insulation can be attached.
  • the heat insulation is preferably by several, in particular welded, attached to the metal plate
  • an outer metallic protective plate can be arranged, which protects the insulation from mechanical damage and erosion.
  • Both the mudguard and the insulation can be held by anchoring elements attached to the outside of the retaining pins.
  • C- or tulip-shaped spring elements are particularly suitable for this.
  • the retaining pins with a conical tip, which bores through them when the heat insulation and the protective plate are applied, the protective plate flaring up. This creates a good seal around the retaining pins, so that penetration of the sometimes aggressive and hot gases for thermal insulation can be prevented with the formation of a secondary flow.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a slide plate according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic side sectional view of a slide plate arranged in a slide housing in a closed state
  • FIG. 3 is an enlarged partial sectional view of the slide plate shown in Figure 2
  • 4 shows a schematic detailed sectional view of a slide plate arranged in the slide housing in the closed state in the thermally loaded state
  • FIG. 5 shows a schematic partial sectional view of a slide plate to illustrate the structure of the same and to illustrate the fastening of the insulating layers
  • FIG. 6 shows a further partial sectional view of a slide plate, an alternative way of fastening the insulating layers to the metal plate being recognized
  • FIG. 7 shows a ⁇ tarely ⁇ chemized partial sectional view of an alternative embodiment of the articulated coupling between slide plate and sealing ring
  • FIG. 8 shows a highly schematic partial sectional view of a further alternative embodiment of the articulated connection between slide plate and sealing ring
  • Fig. 10 is an illustration as in Fig. 9, but with a cooled sealing ring.
  • the shut-off slide comprises a slide housing 21 which delimits a through opening 20.
  • a disc-shaped slide plate 1 for blocking the passage opening 20 can be moved transversely to the latter.
  • the slide valve housing 21 defines an annular sealing seat 22, on which the slide plate 1 can be placed in a sealing manner in order to shut off the passage opening 20 is.
  • Insulation 28 made of FF (refractory) material is arranged within this metal sealing seat.
  • the slide plate 1 comprises a central plate part 23, and one extending over the circumference of the central plate part
  • sealing ring 14 is the part of the slide plate 1 which, when closed, bears on the sealing seat 22.
  • the sealing ring 14 has a hollow profile. As in
  • FIG. 3 shows that, in this specific embodiment, it essentially consists of a U-shaped ring element that is welded to a flat-shaped ring element to form a hollow profile.
  • coolant e.g. Cooling air, nitrogen, or the like
  • the coolant leaves the sealing ring 14 via a plurality of coolant outlet openings 13 arranged on the hot side 17 of the shut-off plate and extending approximately parallel to the central plate part 23, so that the sealing ring 14 itself and to a lesser extent also the hot side of the central plate part 23 are cooled .
  • the total cross section of the coolant outlet openings 13 exceeds that of the
  • Inlet opening 12 so that no pressure is built up in the sealing ring 14.
  • two ring flanges 15 and 16 which run parallel to one another, are arranged at a distance from one another on the sealing ring 14, preferably welded on, so that a groove-like opening that extends in the circumferential direction of the sealing ring 14 is open to the inside
  • a tube, a half-tube profile, with a tip pointing radially inwards, a triangular profile or the like can alternatively be used.
  • the distance between the two ring flanges 15 and 16 is chosen such that the round rod 19 is accommodated with minimal play, in such a way that it can be displaced radially in the groove-like guide 25 without being clamped.
  • Rounds 19 and the ring or guide flanges 15 and 16 each form a sealing line 26 which prevents hot gas from passing through the shut-off.
  • the interaction of the round rod 19 and the ring or guide flanges 15 and 16 forms a joint arrangement such that the metal plate 18 together with the arranged round rod 19 can move radially relative to the sealing ring, and at the same time a tilting movement of the sealing ring 14 relative to the metal plate 18 is possible is without this movement being transmitted to the metal plate 18.
  • the metal plate 18 is connected eccentrically to the round rod 19 (see FIGS. 3 and 4), so that a twisting movement of the round rod 19 can be compensated for.
  • the metal plate 18, together with the round rod 19, can expand radially unhindered with increasing temperature, and that is, until the round rod 19 touches the inner ring surface of the sealing ring 14 at maximum operating temperature (see FIG. 3).
  • the expansion or contraction of the metal plate 18 causes the sealing lines 26 to move radially outwards or inwards between the round rod 19 and the ring or guide flanges 15, 16.
  • Thermal insulation is provided on both sides of the metal plate 18.
  • the side of the metal plate 18 facing the hot medium is insulated with two thicker, porous insulating plates 5, which preferably consist of microthermal (registered trademarks), and a ceramic fiber mat 7 arranged above them.
  • the other side facing the cooler medium is thermally insulated with two thinner insulating plates 6 - preferably also made of microtherm - and likewise with a ceramic fiber mat 7.
  • the ceramic fiber mats 7 are covered on both sides by metallic protective plates 8, which can be fixed immovably by means of metal pins 9 and 10 attached, in particular welded, to the metal plate 18. Specific fastening options will be discussed below.
  • a single or one-part insulating layer can also be provided.
  • Insulating rings 3 and 4 are arranged on the outside of the ring or guide flanges 15, 16, which protect and thermally insulate the ring or guide flanges 15, 16.
  • the insulating rings 3, 4, like the insulating plates 5 and 6 and the ceramic fiber mats 7, can be fastened or alternatively also glued on.
  • FIG. 5 there is a possibility of fastening how the insulating plates 5 and 6 as well as the ceramic fiber mats 7 and the metallic protective plates 8 can be fastened to the metal plate 18.
  • a plurality of holding pins 9 and 10 extending approximately perpendicular to the metal plate 18 are on both sides the metal plate 18 arranged, in particular welded.
  • the corresponding insulating plates 5, 6, ceramic fiber mats 7 and mudguards 8 are plugged onto these holding pins 9, 10.
  • the holding pins 9, 10 are provided at their outer ends with radial elevations, in particular ribbed transversely, an anchoring element 11, preferably an approximately tulip-shaped curved spring, interacts with the ribs in such a way that the corresponding protective and insulating plates are held on the metal plate 18 .
  • the holding pins 9, 10 have a conical tip 29, which are drilled through the insulating plates, the ceramic fiber mats and the protective plates 8 during assembly.
  • the mudguard 8 is flanged and flanged, so that in cooperation with retaining washers 11 a tight connection between retaining pins 9, 10 on the one hand and mudguard 8 on the other hand can be produced. The aforementioned secondary flows can thus be prevented.
  • the holding pins 9, 10 are coated with porous oxide ceramic, which serves as a thermal barrier.
  • the holding pins 9, 10 are only coated up to the insulating plates 5, 6 so that they can be welded to the metal plate 18.
  • FIGS. 9 and 10 show a temperature distribution in the diagrammatically illustrated sealing ring and in the diagrammatically illustrated slide plate, both in the uncooled (FIG. 9) and in the cooled (FIG. 10) state.
  • the deformation of the sealing ring 14 is not transmitted to the metal plate 18 or the central plate part 23. Rather, the above-described tilting movement of the sealing ring 14 is absorbed in the joint arrangement consisting of round rod 19 and ring or guide flanges 15 and 16.
  • the radially inner, inner edge of the inwardly tilted ring flange 15 is beveled, so that a maximum tilting of the sealing ring 14 without collision with the Metal plate 18 is also possible if the sealing ring 14 is not cooled.
  • FIG. 4 It can also be seen from FIG. 4 that a seal between the sealing ring 14 and the sealing seat 22 is also effective when the sealing ring 14 is tilted.
  • the sealing seat 22 must of course be correspondingly wide.
  • Alternative embodiments of the joint arrangement can be seen in FIGS. 7 and 8. Compared to the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 6, the joint arrangement in the second exemplary embodiment according to FIG. 7 is constructed in exactly the opposite way. In this embodiment, the round rod 19 is fastened, in particular welded, to the inner circumferential surface of the sealing ring 14 via an annular web 33.
  • the metal plate 18 is formed in one piece with the sealing ring 14. Radially inside the sealing ring 14, a bead 24 extending parallel to the circumferential line is provided in the metal plate 18, which bead acts as a compensator, so that here too the sealing ring 14 can be pivoted in the direction of the arrow (see FIG. 8).
  • the bead 24 can be bordered on both sides by L-shaped ring flange profiles 31, 32, as is shown in FIG. 8. These profiles 31, 32 are with its longer leg in the direction approximately parallel to the plate part 23 is welded to the inner circumferential surface of the sealing ring 14. The free ends of the shorter legs directed toward the plate part 23 are approximately spaced apart from the latter.
  • the ring flange profiles 31, 32 designed and arranged in this way permit the above-mentioned radial compensation between the central metal plate 18 and the sealing ring 14 on the one hand (double arrow 34), and limit the tilting movement (double arrow 35) of the sealing ring 14 relative to the metal plate 18 on the other hand.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Absperrschieber, insbesondere einen Heißgasschieber, mit einem eine Durchgangsöffnung (20) begrenzenden Scheibergehäuse (21), welches mindestens einen Dichtsitz (22) aufweist, an den zur Absperrung der Durchgangsöffnung (20) eine quer zu dieser bewegbare Schieberplatte (1) anlegbar ist. Die Schieberplatte (1) weist einen dem Gehäusedichtsitz (22) zugeordneten sich über ihren Umfang erstreckenden Dichtring (14) auf, der gegenüber einem zentralen Plattenteil (23) gelenkig angeordnet ist, wobei die Gelenkachse sich parallel zur Umfangslinie erstreckt.

Description

Absperrschieber
Patentbeschreibung
Die Erfindung betrifft einen Absperrschieber, insbesondere einen Heißgaεschieber, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs l.
Derartige Absperrschieber sind bekannt und werden zum Absper¬ ren von Heißluft führenden Rohren verwendet, die zum Teil einen Durchmesser bis zu zwei Meter und größer besitzen können.
Die in einem Schiebergehäuse zur Absperrung einer Durchgangs- Öffnung verschiebbar angeordnete Schieberplatte umfaßt herkömmlicherweise einen sich über ihren Umfang erstreckenden und eine eingeschweißte Platte umgrenzenden, starren Dicht¬ ring. Die eingeschweißte bzw. zentrale Platte ist zur besse¬ ren Wärmedämmung mit einer Isolierung versehen, die meist aus Feuerbeton besteht. Dies ist er orderlich, da insbesondere im geschlossenen Zustand der Schieberplatte Temperaturwerte von über 1000 °C an der Schieberplatte anfallen können; d.h. es liegt eine Temperaturdifferenz von möglicherweise über 1000 °C zwischen den beiden Schieberplattenseiten vor. Durch diese hohen Temperaturunterschiede dehnen sich die verschiedenen Bauelemente der Schieberplatte unterschiedlich stark aus.
Dabei tritt insbesondere das Problem auf, daß sich der Dicht- ring an der heißen Seite stärker ausdehnt und somit verformt als an der kalten Seite. Deutlich ist dies in den Fig. 9 und 10 zu erkennen. Durch diese unterschiedliche radiale Ausdeh¬ nung weitet sich der Dichtring zur heißen Seite konisch auf. Infolge dieser Aufweitung des Dichtrings bzw. Kippung der einzelnen Dichtringabschnitte wölbt sich die herkömmlicher- weiεe innerhalb des Dichtringes eingeschweißte Platte zur heißen Seite hin. Wegen der außerordentlichen Bauteilabmes¬ sung der Schieberplatte bzw. des Absperrschieber, wird der zentrale Plattenteil dabei so stark gewölbt, daß ein Öffnen der Absperrplatte behindert und dadurch ggf. die Isolation derselben beschädigt wird. Der Schieber wird damit funktions- untüchtig.
Eine Wölbung der zentralen Platte kann auch dadurch hervorge- rufen werden, daß sich diese stärker ausdehnt als der sie um¬ gebende Dichtring.
Infolge der Wölbung der Platte kann die Isolierung der Schie¬ berplatte beschädigt werden. So ist es möglich, daß als Sekundäreffekt der Wölbung ein Aufreißen des Isoliermaterials nach wenigen Temperaturlastwechseln bis zu dessen Unbrauch- barkeit auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Absperrschieber derart weiterzubilden, daß seine
Funktionssicherheit auch bei einer großen Temperaturdifferenz zwischen heißer und kalter Schieberseite über eine lange Lebensdauer gewährleistet wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Schieberplatte des eingangs genann¬ ten Absperrschiebers einen dem Gehäusedichtsitz zugeordneten, sich über ihren Umfang erstreckenden Dichtring auf, der gegenüber einem zentralen Plattenteil gelenkig angeordnet ist, wobei die Gelenkachse sich parallel zur Umfangslinie erstreckt. Auch bei einer ungleichmäßigen thermischen Verfor¬ mung des Dichtringes wird dessen Verformungsbewegung nicht auf den zentralen Plattenteil übertragen. Vielmehr wird die ungleichmäßige radiale Ausdehnung des Dichtringes infolge der unterschiedlichen thermischen Einwirkung durch das Gelenk zwischen Dichtring und zentralem Plattenteil kompensiert. Dadurch werden keine Wärmeεpannungen auf den zentralen Plattenteil übertragen, so daß dieεer im geεchlossenen Zustand auch bei einer großen Temperaturdifferenz von heißer zu kalter Plattenseite im wesentlichen plan bleibt. Die Schieberplatte kann somit sicher von ihrer geschlossenen in ihre offene Stellung und umgekehrt bewegt werden. Die Funktionsfähigkeit des Absperrschiebers bleibt dadurch auch bei einem großen Temperaturgefälle erhalten.
Des weiteren wird eine im zentralen Plattenteil vorgesehene
Isolierung nicht durch eine Verformung der Platte beεchädigt, εo daß auch bei einem oftmaligen Temperaturlaεtwechsel die Dämmfähigkeit des Isoliermaterials erhalten bleibt. Im übri¬ gen sind auch keine Materialermüdungserεcheinungen in der Schieberplatte zu befürchten, da praktisch keine durch Wärme bedingte Spannungen in der Platte selbst auftreten. Dies führt unter anderem zu einer langen Lebensdauer des Absperr¬ schiebers.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Dichtring einteilig mit dem zentralen Plattenteil auεgebildet, wobei die Gelenkverbindung dadurch hergestellt ist, daß zwischen Plattenteil und Dichtring mindestens eine Sicke vorgesehen ist, die sich parallel zur Umfangslinie erstreckt. Mit dieser Ausführungsform ist eine äußerst einfache und kostengünstige Möglichkeit einer Gelenkverbindung zwischen Dichtring und zentralem Plattenteil angegeben, welche einen Kompromiß zwischen der erforderlichen Biegefestigkeit der Platte einerseits und die ausreichende Möglichkeit für eine durch Wärmeeinwirkung bedingte radiale Ausdehnung derselben relativ zum äußeren Dichtring andererseits darstellt.
Alternativ zur vorgenannten Konεtruktion iεt längs des äuße¬ ren Umfangs des zentralen Plattenteils ein Rundstab, Drei¬ kant-, Vierkant-, Trapez- od. dergl. eine Stützkante definie¬ rendes Profil angeordnet, an dem sich der Dichtring abstützt, derart, daß eine gelenkige Verbindung zwischen Dichtring und zentralem Plattenteil erhalten iεt. Ebenso ist es möglich, den Rundstab od. dergl.Profil am inneren Umfang des Dicht¬ rings anzuordnen. Die Profile treten vorzugsweise in eine zugeordnete nutartige Führung am jeweils gegenüberliegenden Schieberplattenelement ein, in der sie verschwenkbar und radial verschiebbar geführt sind. Auf einfache Weise wird εo eine gelenkige Anordnung zwiεchen Dichtring und zentralem Plattenteil erreicht, wobei gleichzeitig eine unterεchiedli- che radiale Ausdehnung zwischen zentralem Plattenteil und Dichtring ausgleichbar ist.
Der Dichtring ist vorzugsweise als Hohlprofil ausgebildet, wobei eine Kühlmitteleintrittsöffnung sowie an der heißen Seite der Schieberplatte mehrere gegenüberliegend der Eintrittsöffnung angeordnete und vorzugsweise sich etwa parallel zum zentralen Plattenteil erstreckende Kühlmit¬ telaustrittsöffnungen vorgesehen sind. Durch diese Maßnahme ist es möglich, sowohl den Dichtring als auch - in verminder¬ tem Maße - die heiße Seite des zentralen Plattenteils zu küh¬ len, so daß die thermische Belastung und insbeεondere die radiale Verformung des Dichtrings reduziert werden können.
Kernstück des zentralen Plattenteils bildet eine Metallplatte, die an beiden Seiten mit einer Wärmeisolierung versehen ist. Die Metallplatte dient dabei als tragendes Bauteil, an dem eine Wärmeisolierung befestigbar iεt.
Die Wärmeiεolierung iεt vorzugεweiεe durch mehrere an der Metallplatte befestigte, insbesondere angeschweißte
Haltestifte gehalten. Zum Schutz der Isolierung kann ein äußeres metallisches Schutzblech angeordnet sein, das die Isolierung vor mechanischer Beschädigung und Erosion schützt.
Dabei können sowohl daε Schutzblech alε auch die Iεolierungen durch außenseitig an die Haltestifte befestigte Verankerungs¬ elemente gehalten werden. Insbesondere eignen sich dafür C- oder tulpenförmige Federelemente.
Alternativ iεt es auch möglich, die Haltestifte mit einer kegelförmigen Spitze auεzubilden, die εich bei Aufbringen der Wärmeisolierung und des Schutzbleches durch dieεe hindurch¬ bohren, wobei εich daε Schutzblech aufbördelt. Damit wird eine gute Abdichtung um die Halteεtifte herum geεchaffen, so daß ein Eindringen der teilweise aggressiven und heißen Gase zur Wärmeisolierung unter Ausbildung einer Sekundärεtrömung verhindert werden kann.
Die Erfindung wird nachεtehend, auch hinεichtlich weiterer Vorzüge und Merkmale, anhand der Beεchreibung von Ausfüh¬ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine schmematische Vorderansicht einer erfindungs- gemäßen Schieberplatte,
Fig. 2 eine εchematische Seitenεchnittanεicht einer in einem Schiebergehäuεe in geεchloεεenem Zuεtand angeordneten Schieberplatte,
Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht der in Figur 2 gezeigten Schieberplatte, Fig. 4 eine schematische Detailschnittansicht einer in dem Schiebergehäuεe in geεchloεsenem Zustand angeordne¬ ten Schieberplatte in thermisch belastetem Zustand,
Fig. 5 eine schematische Teilschnittansicht einer Schie¬ berplatte zur Veranschaulichung des Aufbaus dersel¬ ben sowie zur Darstellung der Befeεtigung der Iεo- lierschichten,
Fig. 6 eine weitere Teilschnittanεicht einer Schieberplat¬ te, wobei eine alternative Befeεtigungsmöglichkeit der Isolierεchichten an der Metallplatte zu erken¬ nen iεt,
Fig. 7 eine εtark εchematisierte Teilschnittanεicht einer alternativen A.uεführungsform der gelenkigen Kopplung zwischen Schieberplatte und Dichtring,
Fig. 8 eine stark schematisierte Teilschnittanεicht einer weiteren alternativen Auεführungεform der gelenki¬ gen Verbindung zwiεchen Schieberplatte und Dicht¬ ring,
Fig. 9 eine schematische Darstellung, die die radiale Ver- formung der einzelnen Bestandteile einer Schieber¬ platte in thermisch belastetem Zustand zeigt, und
Fig. 10 eine Darstellung wie in Fig. 9, jedoch mit gekühltem Dichtring.
Gemäß einer ersten konkreten Ausführungsform umfaßt der Ab¬ sperrschieber ein Schiebergehäuse 21, das eine Durchgangsöff¬ nung 20 umgrenzt. Im Schiebergehäuse 21 ist eine scheibenför¬ mige Schieberplatte 1 zur Absperrung der DurchgangεÖffnung 20 quer zu dieεer bewegbar. Daε Schiebergehäuεe 21 definiert einen ringförmigen Dichtsitz 22, an dem die Schieberplatte 1 zur Absperrung der Durchgangεöffnung 20 dichtend anlegbar ist. Innerhalb dieses hier metallenen Dichtsitzes ist eine Isolation 28 aus FF(feuerfes ) -Material angeordnet.
Bei geschlossener Schieberplatte 1 herrscht in Fig. 4 rechts ein geringfügig größerer Druck als links, εo daß in Schließ- εtellung die Schieberplatte 1 durch dieεe Druckdifferenz am Dichtεitz 22 zur Anlage gebracht wird.
In Figur 2 iεt die Schieberplatte 1 in geschlossenem Zustand dargestellt. Beim Entfernen der Schieberplatte 1 aus der
Durchgangsöffnung 20 wird diese geöffnet, εo daß heißes Gas passieren kann.
Die Schieberplatte 1 umfaßt einen zentralen Plattenteil 23, sowie einen sich über den Umfang des zentralen Plattenteils
23 erstreckenden Dichtring 14. Der Dichtring 14 ist derjenige Teil der Schieberplatte 1, der in geschlossenem Zuεtand am Dichtεitz 22 anliegt.
Der Dichtring 14 iεt hohlprofilförmig ausgebildet. Wie in
Figur 3 zu erkennen ist, beεteht er bei dieεer konkreten Auε- führungεform im wesentlichen aus einem U-profilförmigen Ring¬ element, das mit einem flachprofilförmigen Ringelement unter Ausbildung eines Hohlprofils verεchweißt iεt. Über einen am Dichtring 14 außenεeitig angeordneten Kühlmitteleinlaß 12 kann Kühlmittel, z.B. Kühlluft, Stickstoff, od. dergl. in den im Dichtring 14 vorgesehen Hohlraum eingeleitet werden, wobei die Kühlmittel-Strömung im Dichtring sich dann teilt. Das Kühlmittel verläßt den Dichtring 14 über mehrere an der heißen Seite 17 der Absperrplatte angeordnete und sich etwa parallel zum zentralen Plattenteil 23 erstreckende Kühlmit¬ telaustrittsöffnungen 13, εo daß der Dichtring 14 selbst und in vermindertem Maße auch die heiße Seite des zentralen Plattenteils 23 gekühlt werden. Der Gesamtquerεchnitt der Kühlmittelaustrittεöffnungen 13 übersteigt denjenigen der
Eintrittεöffnung 12, εo daß kein Druck im Dichtring 14 aufge¬ baut wird. An der inneren Umfangsflache des Dichtrings 14 sind zwei parallel zueinander verlaufende Ringflansche 15 und 16 mit einem Abstand voneinander derart am Dichtring 14 angeordnet, vorzugsweiεe angeschweißt, daß sich eine in Umfangsrichtung des Dichtrings 14 verlaufende, nach innen offene, nutartige
Führung 25 ergibt. In dieser ringförmigen, nutartigen Führung 25 ist der Randbereich einer kreisförmigen Metallplatte 18 aufgenommen, längs deren äußerem Umfang ein Rundstab 19 befestigt, insbeεondere angeεchweißt, iεt. Die kreiεförmige Metallplatte 18 bildet den Kern des zentralen Plattenteils 23.
Anstelle des Rundstabε 19 kann alternativ auch ein Rohr, Halbrohrprofil, mit einer Spitze radial nach innen weiεendeε Dreikantprofil od. dergl. verwendet werden.
Der Abεtand der beiden Ringflanεche 15 und 16 iεt gerade so gewählt, daß der Rundstab 19 mit minimalem Spiel aufgenommen ist, derart, daß er ohne Klemmung in der nutartigen Führung 25 radial verschiebbar ist. An der Kontaktlinie zwiεchen
Rundεtab 19 und den Ring- bzw. Führungεflanschen 15 und 16 bildet sich jeweils eine Dichtlinie 26 aus, die einen Durchtritt von heißem Gas durch die Absperrung verhindert.
Durch das Zusammenwirken von Rundstab 19 sowie den Ring- bzw. Führungsflanschen 15 und 16 ist eine Gelenkanordnung derart ausgebildet, daß sich die Metallplatte 18 samt angeordnetem Rundεtab 19 relativ zum Dichtring radial verschieben kann, und gleichzeitig eine Kippbewegung des Dichtrings 14 relativ zur Metallplatte 18 möglich ist, ohne daß diese Bewegung auf die Metallplatte 18 übertragen wird.
Die Metallplatte 18 iεt mit dem Rundstab 19 außermittig verbunden (siehe Fig. 3 und 4) , so daß ein Verdrillbewegung des Rundstabes 19 ausgeglichen werden kann.
Die Metallplatte 18 kann sich zusammen mit dem Rundstab 19 mit zunehmender Temperatur ungehindert radial ausdehnen, und zwar soweit, bis der Rundstab 19 bei maximaler Betriebstempe¬ ratur die innere Ringfläche des Dichtrings 14 berührt (siehe Figur 3) . Dabei wandern mit der Ausdehnung oder dem Zusammen¬ ziehen der Metallplatte 18 die Dichtlinien 26 zwischen dem Rundstab 19 und den Ring- bzw. Führungsflanschen 15, 16 radial nach außen bzw. innen.
Zu beiden Seiten der Metallplatte 18 sind Wärmeisolierungen vorgesehen. Die dem heißen Medium zugewandte Seite der Metallplatte 18 iεt mit zwei dickeren, porösen Iεolierplatten 5, die vorzugεweiεe auε Mikrotherm (eingetrageneε Warenzei¬ chen) bestehen, und einer darüber angeordneten Keramikfaser¬ matte 7 isoliert. Die andere, dem kühleren Medium zugewandte Seite iεt mit zwei dünneren Isolierplatten 6 - vorzugsweise ebenfalls aus Mikrotherm - und gleichfalls mit einer Keramik¬ fasermatte 7 thermisch isoliert. Zum Schutz gegen Erosion und mechanische Beεchädigungen werden die Keramikfaεermatten 7 auf beiden Seiten durch metalliεche Schutzbleche 8 abgedeckt, die über an der Metallplatte 18 befeεtigte, insbesondere angeschweißte, Metallstifte 9 und 10 unverrückbar montierbar sind. Auf konkrete Befestigungεmöglichkeiten wird nachfolgend noch eingegangen. Statt zwei oder mehr Isolierεchichten kann auch eine einzige bzw. einteilige Iεolierεchicht vorgeεehen sein.
Außenseitig der Ring- bzw. Führungsflanεche 15, 16 εind Isolierringe 3 bzw. 4 angeordnet, die die Ring- bzw. Führungsflansche 15, 16 schützen und thermisch isolieren. Die Iεolierringe 3, 4 können wie die Isolierplatten 5 und 6 sowie die Keramikfasermatten 7 befestigt, alternativ auch aufge¬ klebt sein.
Gemäß Figur 5 ist eine Befestigungsmöglichkeit angegeben, wie die Isolierplatten 5 bzw. 6 sowie die Keramikfasermatten 7 und die metallischen Schutzbleche 8 an der Metallplatte 18 befestigt werden können. Dabei sind, wie in Figur 1 darge¬ stellt ist, eine Vielzahl sich etwa senkrecht zur Metall¬ platte 18 erεtreckende Haltestifte 9 und 10 zu beiden Seiten der Metallplatte 18 angeordnet, insbesondere angeschweißt. Auf diese Haltestifte 9, 10 werden die entsprechenden Isolierplatten 5, 6, Keramikfasermatten 7 und Schutzbleche 8 aufgesteckt. Die Haltestifte 9, 10 sind an ihren äußeren Enden mit radialen Erhebungen versehen, insbesondere quer gerippt, wobei ein Verankerungselement 11, vorzugεweise eine etwa tulpenförmig gebogene Haltefeder, mit den Rippungen derart zusammenwirkt, daß die entsprechenden Schutz- und Iεolierplatten an der Metallplatte 18 gehalten sind.
Jedoch kann mit dieser Befestigungsmethode keine Abdichtung zwischen Metallplatte 18 und Haltestiften 9, 10 gewährleistet werden, so daß Sekundärströmungen in und durch die Keramikfa¬ sermatte 7 auftreten können, die den Isoliereffekt mindern. Um einen derartigen nachteiligen Effekt auszuschließen, wei¬ sen gemäß einer zweiten Ausführungεform nach Figur 6 die Hal¬ testifte 9, 10 eine kegelförmige Spitze 29 auf, die bei der Montage durch die Isolierplatten, die Keramikfasermatten sowie die Schutzbleche 8 hindurchgebohrt werden. Dabei wird das Schutzblech 8 auf- und umgebördelt, wodurch in Zusammen- wirkung mit Haltescheiben 11 eine dichte Verbindung zwischen Haltestiften 9, 10 einerseits und Schutzblech 8 andererεeitε herεtellbar ist. Die vorgenannt erwähnten Sekundärströmungen können somit verhindert werden.
Um eine Ausbildung von Wärmebrücken zu vermindern, sind die Haltestifte 9, 10 mit poröser Oxidkeramik beschichtet, die als Wärmebarriere dient. Die Haltestifte 9, 10 werden jedoch nur bis zu den Isolierplatten 5, 6 beschichtet, damit sie an die Metallplatte 18 angeschweißt werden können.
In den Figuren 9 und 10 iεt eine Temperaturverteilung in dem schematiεch dargeεtellten Dichtring εowie der εchematiεch dargeεtellten Schieberplatte εowohl in ungekühltem (Figur 9) alε auch in gekühltem (Figur 10) Zuεtand gezeigt. Die
Darstellungen mit gekühlter und ungekühlter Schieberplatte unterscheiden sich lediglich in der Größe der radialen Verformung.. Wie beispielsweise Figur 10 zu entnehmen ist, treten relativ zum Dichtring 14 große Differenzen in der radialen Verformung des Plattenteils 23 auf. Die Temperaturdifferenz zu beiden Seiten der Schieberplatte hat zur Folge, daß sich der Dichtring 14 an der heißen Seite radial mehr ausdehnt als an der kühleren Seite, mit dem Ergebnis der dargestellten Kippung des Dichtringes 14 relativ zum Plattenteil 23 um den Rundstab 19 herum.
Wie inεbeεondere der Figur 4 zu entnehmen iεt, wird die Verformung des Dichtringes 14 nicht auf die Metallplatte 18 bzw. den zentralen Plattenteil 23 übertragen. Vielmehr wird die vorbeschriebene Kippbewegung des Dichtringes 14 in der Gelenkanordnung bestehend aus Rundstab 19 und Ring- bzw. Führungsflanschen 15 und 16 aufgefangen.
Um eine ungehinderte Kippbewegung des Dichtringε 14 zu ermöglichen, iεt - gemäß den Fig. 3 und 4 - die radial innere, innenseitige Kante des nach innen gekippten Ringflan¬ sches 15 abgeschrägt, εo daß eine maximale Kippung deε Dicht¬ ringes 14 ohne Kollision mit der Metallplatte 18 auch dann möglich ist, wenn der Dichtring 14 nicht gekühlt wird.
Obwohl in Figur 4 sämtliche Isolier- und Schutzplatten nicht dargestellt sind, ist die Funktionsweiεe der Gelenkanordnung dennoch zu erkennen. Wichtig für eine ungehinderte Bewegung deε Dichtringε ist dabei, daß der den Dichtring 14 aufneh¬ mende Zwischenraum im Schiebergehäuεe 21 größer iεt, als die Breite des Dichtrings 14 selbst, wie in den Figuren 2 und 4 dargestellt ist, so daß eine Verklemmung des Dichtrings 14 im Schiebergehäuse 21 bei dessen ungleichmäßiger Verformung vermieden wird.
Im übrigen ist aus Figur 4 zu entnehmen, daß eine Abdichtung zwischen Dichtring 14 und Dichtsitz 22 auch bei gekipptem Dichtring 14 wirksam iεt. Entsprechend breit muß natürlich der Dichtsitz 22 bemessen sein. Alternative Ausführungsformen der Gelenkanordnung sind in den Figuren 7 und 8 zu erkennen. Gegenüber dem ersten Ausfüh- rungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 6 ist bei dem zweiten Ausführungεbeiεpiel gemäß Figur 7 die Gelenkanordnung gerade umgekehrt aufgebaut. So ist bei dieser Ausführungεform der Rundstab 19 über einen Ringsteg 33 an der inneren Umfangεflache deε Dichtrings 14 befestigt, inεbesondere angeschweißt. Längs des äußeren Umfangs der Metallplatte 18 erεtreckt sich ein U-Profilring 30 mit nach außen'hin offener nutartiger Führung 25', in der der Rundstab 19 aufgenommen ist. Die Wirkungsweiεe der auε Rundεtab 19 und dem U- Profilring 30 beεtehenden Gelenkanordnung entεpricht derjenigen der ersten Ausführungsform. Um eine Kippbewegung (Doppelpfeil 35) des Dichtrings 14 relativ zum zentralen Plattenteil ohne Klemmung zu ermöglichen, ist der U- Profilring 30 von der inneren Umfangsfläche deε Dichtrings 14 ausreichend beabstandet. Die radiale Ausdehnung bzw. Schrumpfung des zentralen Plattenteils bzw. der zentralen Metallplatte 18 relativ zum Dichtring 14 ist in Fig. 7 mit dem Doppelpfeil 34 gekennzeichnet.
Gemäß einer dritten Ausführungsform nach Figur 8 iεt die Metallplatte 18 einteilig mit dem Dichtring 14 auεgebildet. Radial innerhalb deε Dichtringeε 14 ist in der Metallplatte 18 eine sich parallel zur Umfangslinie erstreckende Sicke 24 vorgesehen, die als Kompenεator wirkεam iεt, εo daß auch hierbei der Dichtring 14 in Pfeilrichtung (εiehe Figur 8) verschwenkbar ist.
Gleichzeitig iεt eine radiale Auεdehnung des zentralen Plattenteils 23 relativ zum Dichtring 14 möglich. Die radiale Relativbewegung wird durch die Sicke 24 kompensiert. Statt einer Sicke können zwei oder mehr, vorzugsweiεe radial un it- telbar aneinanderschließend, angeordnete Sicken vorgesehen sein. Des weiteren kann die Sicke 24 beidseitig durch L- förmige Ringflanschprofile 31, 32 eingefaßt sein, wie in Fig. 8 sche atiεch dargeεtellt ist. Diese Profile 31, 32 sind mit ihrem längeren Schenkel in Richtung etwa parallel zum Plattenteil 23 jeweils an der inneren Umfangsflache des Dichtringε 14 angeεchweißt. Die freien Enden der zum Plattenteil 23 hin gerichteten kürzeren Schenkel εind von dieεem etwaε beabstandet. Die derart ausgebildeten und angeordneten Ringflanεchprofile 31, 32 erlauben die oben erwähnte radiale Kompenεation zwiεchen zentraler Metallplatte 18 und Dichtring 14 einerεeitε (Doppelpfeil 34) , und begrenzen die Kippbewegung (Doppelpfeil 35) deε Dichtringes 14 relativ zur Metallplatte 18 andererseits.
Mit allen drei Ausführungεformen iεt auf einfach Weiεe εichergeεtellt, daß die in dem Dichtring 14 auftretende, unterschiedliche radiale Verformung nicht auf den zentralen Plattenteil 23 übertragen wird, so daß sich die Schieber¬ platte 1 auch bei einer großen unterεchiedlichen thermiεchen Einwirkung inεgeεamt kaum wölbt und im wesentlichen plan bleibt. Eine Betätigung der Schieberplatte 1 ist somit auch bei einer großen Temperaturdifferenz zwischen heißer Seite und kalter Seite der geschlossenen Schieberplatte 1 möglich. Ferner wird eine Beschädigung des auf der Metallplatte 18 angeordneten Isolationεmaterialε verhindert. Somit wird die Funktionεεicherheit des Absperrschiebers auch bei einer großen Temperaturdifferenz über eine lange Lebensdauer gewährleiεtet.
Sämtliche in den Anmeldungεunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sobald sie einzeln oder gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Bezugszeichβnliste
Schieberplatte , 4 Iεolationεmatten , 6 Schicht aus porösem Keramikmaterial Keramikfasermatte Schutzblech , 10 Halteεtifte I Verankerungselemente/Haltefeder Lufteintrittsöffnung Luftaustrittεöffnung Dichtring , 16 Führungεflanεche dem heißen Medium zugewandte Seite 8 Metallplatte/Abεperrplatte 9 Rundεtab (Rundprofil) Durchgangεöffnung Schiebergehäuεe Dichtsitz Plattenteil Ein- bzw. Ausbuchtung , 25' nutartige Führung Dichtlinie abgeschrägte Fläche gehäuseεeitige Iεolation kegelförmige Spitze U-Profilring L-förmiges Ringflanschprofil L-förmiges Ringflanschprofil Ringsteg Doppelpfeil Doppelpfeil

Claims

Patentansprüche
Absperrschieber, insbeεondere Heißgaεschieber, mit einem eine Durchgangsöffnung (20) begrenzenden Schiebergehäuse (21) , welches mindestenε einen Dichtεitz (22) aufweiεt, an dem zur Abεperrung der DurchgangεÖffnung (20) eine quer zu dieεer bewegbare Schieberplatte (1) anlegbar iεt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schieberplatte (1) einen dem Gehäusedichtsitz (22) zugeordneten, sich über ihren Umfang erstreckenden Dichtring (14) aufweiεt, der gegenüber einem zentralen Plattenteil (23) gelenkig angeordnet iεt, wobei die Ge¬ lenkachse εich parallel zur Umfangslinie erstreckt.
2. Absperrschieber nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Dichtring (14) und zentraler Plattenteil (23) ein¬ teilig ausgebildet sind, wobei die gelenkige Verbindung zwischen Plattenteil (23) und Dichtring (14) durch mindestens eine sich parallel zur Umfangslinie erεtreckende Sicke (24) gebildet iεt.
3. Abεperrεchieber nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß längs des äußeren Umfangs des zentralen Plattenteils (23) ein Rundstab (19) od. dergl. eine Stützkante defi¬ nierendes Profil angeordnet ist, an dem εich der Dicht¬ ring (14) unter Auεbildung einer gelenkigen Verbindung zwiεchen Dichtring (14) und zentralem Plattenteil (23) abstützt.
4. Abεperrεchieber nach Anεpruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß längs des inneren Umfangs des Dichtringes (14) ein Rundstab od. dergl. eine Stützkante definierendes Profil angeordnet ist, der bzw. das unter Auεbildung einer gelenkigen Abεtützung in eine nutartige Führung (25') längs des äußeren Umfangs des zentralen Plattenteils (23) eintaucht.
5. Absperrschieber nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß längs des inneren Umfangs deε Dichtringes (14) eine nutartige Führung (25) für den längs des äußeren Um¬ fangs des zentralen Plattenteils (23) angeordneten Rund¬ εtab (19) od. dergl. Profil ausgebildet ist.
6. Absperrschieber nach einem der Ansprüche 3 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß der Rundstab (19) od. dergl. Profil relativ zur Mit¬ tenebene des zentralen Plattenteils (23) versetzt, inε- besondere in Richtung zur kühleren Seite hin versetzt, angeordnet iεt.
7. Abεperrεchieber nach einem der Anεprüche 1 biε 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Dichtring (14) durch ein Hohlprofil gebildet ist, welches eine Kühlmitteleintrittεöffnung (12) εowie an der heißen Seite der Schieberplatte (23) mehrere gegenüber der Eintrittsöffnung (12) angeordnete und vor¬ zugsweise sich etwa parallel zum zentralen Plattenteil erεtreckende Kühlmittelaustrittsöffnungen (13) aufweist.
8. Abεperrεchieber nach Anεpruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gesamtquerschnitt der Kühlmittelaustrittsöffnun¬ gen (13) größer iεt als der Querschnitt der Kühlmittel- eintrittsöffnung (12) .
9. Abεperrεchieber nach einem der Anεprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der zentrale Plattenteil (23) eine Metallplatte (18) umfaßt, die an beiden Seiten mit einer Wärmeisolierung (5, 6, 7) versehen ist.
10. Abεperrεchieber nach Anεpruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmeiεolierung von innen nach außen durch min- destens eine Schicht (5,6) aus porösem Keramikmaterial, insbesondere Mikrotherm (eingetragenes Warenzeichen) , und eine Keramikfasermatte (7) gebildet iεt, die durch ein metalliεcheε Schutzblech (8) gegen Eroεion geschützt ist.
11. Absperrεchieber nach A.nεpruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Verankerung der Wärmeiεolierung (5, 6, 7) und des metallischen Schutzbleches (8) an der Metallplatte (18) mehrere sich etwa senkrecht dazu erstreckende Hai- teεtifte (9, 10) vorgesehen sind, die sich durch die Wärmeisolierung (5, 7) und das Schutzblech (8) hindurch¬ erstrecken und an die außenseitige Verankerungselemente (11) anbringbar sind derart, daß die Wärmeisolierung (5, 6, 7) und das Schutzblech (8) an der Metallplatte (18) gehalten sind.
12. Abεperrεchieber nach Anεpruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Halteεtifte (9, 10) einen äußeren Abschnitt mit sich quer zur Längsrichtung erstreckender Oberflächen¬ struktur, z.B. Querrippung aufweisen, auf die eine etwa C- oder tulpenförmige Haltefeder (11) aufklemmbar ist.
13. Abεperrεchieber nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das freie Ende der Haltestifte (9, 10) mit einer kegelförmigen Spitze (29) versehen iεt, die durch die Wärmeisolierung (5, 6, 7) und das Schutzblech (8) unter Aufbördelung des Schutzbleches (8) hindurchbohrbar ist.
14. Abεperrεchieber nach einem der Ansprüche 4 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die nutförmige Führung (25, 25') seitlich durch Ringflanεche (15, 16) begrenzt iεt, wobei zumindeεt ein Ringflanεch (15) derart abgeεchrägt iεt, daß eine ge¬ lenkige Bewegung deε Dichtringeε (14) ohne Kollision des Ringflanscheε (15) mit dem zentralen Plattenteil (13) oder dem Dichtring (14) selbst möglich ist.
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