DE4446395C2

DE4446395C2 - Swing flap for hot gas pipelines

Info

Publication number: DE4446395C2
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: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2014-12-24
Also published as: DE4446395A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehflügelklappe für Heiß gas-Rohrleitungen entsprechend dem Oberbegriff des An spruches 1.The invention relates to a rotary flap valve for hot gas pipelines according to the preamble of the An saying 1.

Ein Klappe entsprechend dem Oberbegriff 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 Klappen-Drehmoments die nenden, mit wenigstens einem Wellenelement versehenen zentralen Teil und einer die beiden Flügel der Klappe bildenden Verschlußplatte.A flap according to the preamble of the claim 1 is known for example from DE-A-30 22 862. The flap consists of a for storing the Flap and for the transmission of the flap torque ends, provided with at least one shaft element central part and one the two wings of the flap forming closure plate.

Der zentrale Teil enthält eine langgestreckte Schale, die als verwindungssteifer Formkörper ausgebildet ist und sich ebenso wie die Verschlußplatte nahezu über die gesamte Länge der Klappe erstreckt. Die Verschlußplatte ist in ihrem mittleren Bereich gleichfalls schalenför mig ausgebildet und ergänzt mit diesem schalenförmigen Bereich den zentralen Teil zu einem geschlossenen hoh len Formkörper.The central part contains an elongated bowl, which is designed as a torsionally rigid molded body and just like the closure plate almost over the extends the entire length of the flap. The closure plate is also bowl-shaped in its central area mig trained and supplemented with this bowl-shaped Area the central part to a closed high len molded 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%.

Aus der DE-C-41 36 907 ist eine weitere Drehflügel klappe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ersicht lich, die einen plattenförmigen Verschlußteil aufweist, welcher gitterförmig versteift ist und eine Drehachse aufweist.From DE-C-41 36 907 is another rotary wing flap according to the preamble of claim 1 Lich, which has a plate-shaped closure part, which is stiffened in a lattice shape and an axis of rotation having.

Aus der DE-AS 15 00 005 ist ferner eine Drosselklappe bekannt, die zur Verringerung des Strömungswiderstandes eine Versteifung in Form eines räumlichen Fachwerks aufweist.From DE-AS 15 00 005 is also a throttle valve known to reduce drag a stiffening in the form of a spatial framework having.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regel- und Absperrklappe gemäß dem Oberbegriff des An spruches 1 anzugeben, die bei geöffneter Klappe einen geringen Querschnittsverlust verursacht und bei der es bei plötzlichen Temperaturänderungen nicht zu Verfor mungen der Verschlußplatte und damit zu Undichtigkeiten kommt.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 minor cross-sectional loss and at which it not to be deformed in the event of sudden temperature changes the closure plate and thus to leaks is coming.

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 räumliches Fachwerk ausge bildet ist und die Verschlußplatte gleitverschieblich mit dem Trägerteil gekoppelt 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 Spatial framework through which hot gas can flow forms and the closure plate is slidable is coupled to the carrier part.

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

Die Ausbildung des Trägerteils als räumliches Fachwerk verringert 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.The formation of the support part as a spatial framework reduces the cross-sectional area that cannot be flowed through the flap in its open position considerably. 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.

Erfindungsgemäß ist daher die Verschlußplatte gleitver schieblich mit dem Trägerteil gekoppelt.According to the invention, the closure plate is therefore gleitver slidably coupled to the carrier part.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeich nung näher erläutert.Further embodiments 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 Drehflügelklappe, Fig. 1 is a plan view of the rotary wing flap,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Drehflügelklappe, Fig. 2 is a side view of the rotary wing flap,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Drehflügelklappe, Fig. 3 is an end view of the rotary wing flap,

Fig. 4 eine erste, teilweise geschnittene Detailansicht der Verbindung von Verschlußplatte und Träger teil und Fig. 4 is a first, partially sectioned detailed view of the connection of the closure plate 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 Drehflü gelklappe für Heißgas-Rohrleitungen dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Trägerteil 1, einer an diesem befestigten Verschlußplatte sowie wenigstens einem am Trägerteil gehalterten, zur Lagerung der Klappe und zur Bildung einer zentralen Schwenkachse 3a dienenden Wellenelement 3. In Figs. 1 to 3 according to the invention is a Drehflü gelklappe for hot gas pipes shown. It consists essentially of a carrier part 1 , a closure plate attached to this and at least one on the carrier part, which is used to support the flap and to form a central pivot axis 3 a shaft element 3.

Der Trägerteil 1 ist als offenes und in einer Öffnungs stellung der Klappe vom Heißgas durchströmbares räumli ches Fachwerk ausgebildet. Dieses Fachwerk wird durch eine Vielzahl von Rundstäben gebildet, die sich in eine Anzahl 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 formed as an open and in an opening position of the flap hot gas through which spatial truss. This truss is formed by a plurality of round bars, which are divided into a number of parallel 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 Fachwerk 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 - lan gen Grundlinie als senkrechte Projektion der beiden Längsstäbe der kurzen Grundlinie angeordnet. Auf diese Weise ergeben sich auf der Außenseite des Fachwerkes 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 truss as illustrated 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 - on average - 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 truss 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 enlargement of 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 Fachwerks denkbar, so ist insbe sondere die Schnittform quer zur Schwenkachse 3a nicht auf ein gleichschenkliges Trapez beschränkt. In the context of the invention, however, any other type of construction of the truss is also conceivable, so in particular the sectional shape transverse to the pivot axis 3 a is not limited to an isosceles trapezoid.

Die Verschlußplatte 2 wird durch eine ebene Metall platte gebildet, die beispielsweise eine Stärke von 6 mm aufweist. Diese Verschlußplatte kommt beim Schließen mit entsprechenden Abdichtelementen am Umfang der Rohrleitungen in Verbindung. Damit es bei plötzlichen Temperaturänderungen nicht zu Verformungen der Ver schlußplatte 2 und damit zu Undichtigkeiten kommt, wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel die nachfolgende Verbindung von Trägerteil und Verschlußplatte vorgese hen:The closure plate 2 is formed by a flat metal plate, which has a thickness of 6 mm, for example. When closing, this closure plate comes into contact with corresponding sealing elements on the circumference of the pipelines. So that there is no deformation of the sealing plate 2 and thus leaks in the event of sudden temperature changes, the following connection of the carrier part and the sealing plate is provided in the exemplary embodiment shown:

Das trapezförmige Fachwerk wird mit seiner größeren Grundfläche mit der Verschlußplatte 2 verbunden (siehe Fig. 3). Zu diesem Zweck sind auf der Verschlußplatte 2 vier parallele Reihen von Haken 7 vorgesehen, die beispielsweise durch einfach abgekantete Flacheisen ge bildet werden. Diese Haken sind so ausgerichtet, daß sie eine Relativbewegung von Trägerteil 1 und Ver schlußplatte in der Ebene der Verschlußplatte 2 erlau ben, jedoch eine Relativverschiebung bzw. ein Lösen der Verbindung in einer anderen Richtung zuverlässig ver hindern. Die Haken 7 bilden zusammen mit der Verschluß platte 2 jeweils ein nach einer Seite offenes U. Bei der Montage kann daher in einfacher Art und Weise der Trägerteil 1 auf der Verschlußplatte 2 abgesetzt und dann in die Haken 7 hineingeschoben werden, so daß diese die entsprechenden Längsstäbe 4a des Trägerteils 1 übergreifen.The trapezoidal framework with its larger base area is connected to the closing plate 2 (see FIG. 3). For this purpose, four parallel rows of hooks 7 are provided on the closure plate 2 , which forms ge, for example, by simply folded flat iron. These hooks are aligned so that they ben a relative movement of the carrier part 1 and Ver closure plate in the plane of the closure plate 2 , but reliably prevent relative displacement or loosening of the connection in a different direction. The hooks 7 together with the closing plate 2 are each open at one side of U. During the assembly can therefore in a simple manner, the supporting part 1 on the closure plate 2 deposited and then pushed into the hook 7, so that they the corresponding Grip over the 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 der Verschlußplatte 2 vorgesehene 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 an der Verschlußplatte 2, fixiert. Die einzelnen Haken 7 gewährleisten nun, daß sich die Verschlußplatte 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 vorgesehen.In order to prevent unintentional loosening in the opposite direction, a locking pin 8 is passed through a part provided in the middle of the closure plate 2 first bore 9 and on the other hand through an aligned with this bore second bore 10 on the Trä gerteil (see Fig. 5). The securing bolt 8 is then fixed in a suitable manner, for example by welding to the closure plate 2 . The individual hooks 7 now ensure that the closure plate 2 can expand starting from the first bore 9 due to temperature changes. The second bore 10 on the carrier part 1 is provided, for example, in a flat iron 11 welded between two longitudinal bars 4 a.

Um nun bei einer einseitigen Temperaturbeanspruchung ein "Drehen" der Verschlußplatte um seinen zentralen Punkt zu verhindern, ist zwischen den Halteblechen 5 jeweils ein Flacheisen 12 vorgesehen, das ein in Rich tung der Schwenkachse 3a verlaufendes Langloch 13 auf weist, in das ein mit der Verschlußplatte 2 verbundener Bolzen 14 eingreift. Zweckmäßigerweise ist ein derarti ges Langloch auch im Bereich des gegenüberliegenden Wellenstummels 3b vorgesehen. Der Austausch von auf der Verschlußplatte 2 vorgesehenen Dichtelementen bzw. der Verschlußplatte 2 selbst kann bei dieser Konstruktion durch einfaches Aushängen der Verschlußplatte erfolgen, nachdem die Sicherungsbolzen 8 und 10 gelöst worden sind.In order to prevent "turning" of the closure plate 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 a slot 13 running in the direction of the pivot axis 3 a, into which one with the Locking plate 2 engages connected bolt 14 . Advantageously, a slot of this type is also provided in the region of the opposite shaft end 3 b. The exchange of on the closure plate 2 provided sealing elements or the sealing plate 2 itself can be performed in this construction by a simple unhooking of the closure plate after the securing bolts have been solved 8 and 10. FIG.

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 einer Verschlußplatte macht zudem auch den Einsatz bei aggressiveren Gasen möglich, wie sie insbesondere bei der Rauchgasentschwe felung 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 closure plate also makes it possible to use it in the case of more aggressive gases, such as those which arise in particular in the case of flue gas desulfurization or denitrification.

Claims

1. Swing flap for hot gas piping, included

a) a carrier part ( 1 ),
b) a closure plate ( 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

a) the support part ( 1 ) is designed as an open and in an opening position of the flap of the hot gas flow-through bar, spatial framework, and
b) the closure plate ( 2 ) is slidably coupled to the carrier part ( 1 ).

2. Flap according to claim 1, characterized in that the framework 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 truss 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 closure plate ( 2 ) at a central point (bore 8 ) on the carrier part ( 1 ) is fixed.