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Absperreinrichtung für zur Führung von Masseteilchen dienende Leitungssysteme
In mit feinkörnigen Masseteilchen arbeitenden Anlagen, wie z. B Wärmeaustauscheranlagen
oder chemischen Anlagen, werden in den Leitungssystemen Absperrorgane benötigt,
die einerseits einen Masseteilchendurchfluß verhindern, andererseits nach Unterbrechung
der Masseteilchenströmung die unterschiedliche Drücke führenden Teile des Leitungssystems
gasdicht gegeneinander abschließen. Für derartige Absperreinrichtungen ergeben sich
in verschiedener Beziehung schwer zu erfüllende Forderungen, insbesondere daraus,
daß auch durch das Vorhandensein der körnigen Masseteilchen in den Leitungsteilen
ein vollkommen gasdichter Abschluß nicht gestört werden darf. Beeinträchtigungen
der Dichtungsflächen durch die Masseteilchen dadurch, daß sie sich bei Bewegung
des Verschlußteiles zwischen letzterem und der Dichtungsfläche befinden, müssen
mit Sicherheit ausgeschlossen werden; denn wie die Erfahrungen mit den bekannten
Absperrventilen für Schleusenkammern mit kegelförmigen Verschlußkörpern, die durch
Heben oder Senken gegenüber massiven trichterförmigen Abschlußwänden in eine Abschlußstellung
bewegt werden, zeigen, ergeben sich für den Fall des Haftens nur einzelner körniger
Teilchen zwischen Verschlußkörper und den Dichtungsflächen Störungen, die erhebliche
Undichtigkeiten und nach kurzer Zeit das Unbrauchbarwerden derartiger Absperrorgane
zur Folge haben. Diese Nachteile lassen sich auch trotz Anwendung von Vorabschaltorganen,
die den Masseteilchenfluß vor der gasdichten Hauptabsperrung unterbrechen, mit Sicherheit
nicht vermeiden.
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Gegenstand der Erfindung ist die einfache Ausbildung von Absperreinrichtungen
in zur Führung von Masseteilchen dienenden Leitungssystemen und zur gasdichten Absperrung
der unterschiedliche Drücke führenden Teile des Leitungssystems, bei der die Nachteile
der vorerwähnten bekannten Absperrorgane für Gase und körnige Masseteilchen führenden
Leitungssysteme vermieden werden. Die Erfindung geht zu diesem Zwecke von einer
Absperreinrichtung mit einem wenigstens eine Labyrinthschneide aufweisenden Dichtungskranz
aus und besteht darin, daß der Verschlußteil einen den dichten Abschluß unter dem
Einfluß des Druckes ermöglichenden federnden Dichtungskragen aufweist und dabei
die Anordnung derart getroffen ist, daß die oberhalb des federnden Dichtungskragens
angeordnete(n) Labyrinthschneide(n) und der unterhalb des Dichtungskranzes angeordnete
federnde Dichtungskragen bei Herbeiführung des Abschlusses eine zusätzliche Relativbewegung
parallel zueinander ausführen. Für die Wirkungsweise der Erfindung ist charakteristisch,
daß durch diese zusätzliche Bewegung an dem Dichtungskragen etwa vorhandene körnige
Masseteilchen verschoben werden, so daß das Einklemmen von Masseteilchen verhütet
und ein gasdichter Abschluß an den Labyrinthschneiden mit Sicherheit erreicht wird.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert werden.
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F i g. 1 gibt ein Ausführungsbeispiel wieder, das sich auf die Ausbildung
einer Schleusenkammer bezieht, von der das obere Abschlußorgan in der Zeichnung
wiedergegeben ist; in F i g. 2 ist eine Abwandlung der Anordnung gemäß F i g. 1
dargestellt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bedeutet 1 das Gehäuse einer
Schleusenkammer, die nur in ihrem oberen Teil in der Zeichnung angedeutet ist. Auf
ihrer oberen Seite ist die Schleusenkammer durch den Deckel 2 abgeschlossen. 3 ist
eine Einlaßöffnung, in die durch den Eintrittsstutzen 4 gegebenenfalls Masseteilchen
sowie Gas strömen kann. 5 bedeutet ein auf den Stutzen 4 aufgesetztes Drehschiebergehäuse,
dessen Drehschieber 6 eine Absperrung des Masseteilchenstromes durch das Zuführungsrohr
6 a möglich macht.
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Um nun nach Absperrung der Masseteilchenzufuhr durch den Drehschieber
6 das Innere der Schleusenkammer gasdicht gegenüber dem Stutzen 4 bzw. der Drehschieberkammer
5 absperren zu können, ist der Öffnung 3 ein Absperrorgan 7 zugeordnet. Dieses Gasabsperrorgan
besteht einerseits aus dem unter Einschaltung einer Dichtung 8 mit dem Deckel 2
verbundenen Dichtungskranz 9, der mit konzentrischen Dichtungsschneiden
10 sowie einem Abstützrand 11
versehen ist. Die Dichtungsschneiden
10 sowie der
Abstützkranz 11 sind konzentrisch zueinander angeordnet
und weisen einen beträchtlichen Abstand auf, wodurch zwischen ihnen kreisförmige
Zwischenräume gebildet werden. Außerdem wird das Absperrorgan durch das tellerförmige
Verschlußstück 12 gebildet. Am äußeren Umfang weist das tellerförmige Verschlußstück
an seiner dem Dichtungskranz 9 gegenüberliegenden Seite einen abstehenden federnden
Dichtungskragen 13 aus einer wärmefesten Legierung, z. B. Thermal, auf. Der federnde
Dichtungskranz 13 ist hierbei an einem teilweise schwach kegelförmig gestalteten
Befestigungsteil 13 a gehalten, der durch einen mittels Schrauben 14 an dem Verschlußstück
befestigten Haltering 14 a in einer Aussparung 12 a des tellerförmigen
Verschlußstückes 12 festgespannt ist. Man erkennt, daß bei der Bewegung des Verschlußstückes
12 in die Abschlußstellung sich zunächst der federnde Dichtungskragen an die Labyrinthschneiden
des Dichtungskranzes anlegt, wodurch der Abschluß des Schleusenkammerraumes gegenüber
dem Stutzen 4 herbeigeführt wird. Das Verschlußstück bzw. der Haltering legt
sich anschließend an dem ringförmigen Anschlag 11 des Labyrinthringes 9 an. Wird
nun der Schleusenraum durch Öffnung des auf der unteren Seite der Schleuse angeordneten
Abschlußorgans mit einem Raum höheren Druckes in Verbindung gebracht, als in dem
Stutzenraum 4, dem Sperrschieberraum 5 bzw. der Zuführungsleitung 6 a vorhanden
ist, so wird durch den Gasdruck der federnde Dichtungskragen mit großer Kraft an
die Dichtungsschneiden 9 des Labyrinthdichtungskranzes 8 angepreßt, deren Abstände
zulässige Beanspruchungen in den Federkragen gewährleisten. Das Verschlußstück 12
wird bei dieser Anordnung durch einen Antrieb 15 so angetrieben, daß der Teller
12 aus der Abschlußstellung in einer Drehhubbewegung entfernt bzw. in diese bewegt
werden kann. Der Antrieb 15 besteht im wesentlichen aus dem Schwenkhebelarm 16,
der Antriebswelle 17 und der Treibkurbel 18. Die Schwenkachse des Verschlußstückes
ist um einen über dem Reibungswinkel liegenden Winkel geneigt. Der Schwenkhebel,
dessen Nabe 16 a mit der Hohlwelle 1 durch einen Paßbolzen gekuppelt ist, besteht
im wesentlichen aus einem blattfederähnlichen Hebelarm 16. Der letztere trägt an
seinem Ende an einem damit verschweißten Federteil 16 c mit begrenztem Federweg
eine Sockelleiste 16 d, mit der das tellerförmige Verschlußstück 12 durch
Schrauben 19 verbunden ist. Der Aufbau des Schwenkarmes 16 aus federnden Teilen,
die in aufeinander senkrechten Ebenen eine Bewegung ermöglichen, schafft die Möglichkeit,
daß sich das tellerförmige Verschlußstück universell einstellen kann, um etwaigen
Formänderungen, die sich durch Wärmedehnung ergeben, Rechnung zu tragen.
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Die Welle 17 ist in den Lagern 22,23 in dem Aufsatz
24 auf dem Deckel 2 der Schleusenkammer geführt. Das Gewicht der Welle
17 einschließlich des damit verbundenen Schwenkhebels und des Verschlußstückes wird
über einen starr mit der Welle 17 verbundenen flanschartigen Tragkörper 26 auf die
Tragfeder 25 übertragen, die einerseits an dem Zwischendeckel 24 a des Gehäuseaufsatzes
24 abgestützt ist, andererseits an dem Federteller 28 anliegt. Zwischen Federteller
und dem Tragkörper 26 ist ein Nadellager 27 eingeschaltet. Der Tragkörper 26 ist
zur Einstellung der Höhenlage der Welle 17 mit einem Steuerkurvenkragen 26 a versehen.
Letzterer gleitet an einer Führungsrolle 30, die an dem oberen Abschlußdeckel
24 b des Aufsatzes 24 befestigt ist. Wie ersichtlich, kann durch eine entsprechende
Gestaltung der Führungskurve des Kragens 26 a bei Verdrehung der mit dem Tragkörper
26 verbundenen Welle 17 eine Verschiebung der Welle 17 und des damit über den Schwenkhebel
16 verbundenen tellerförmigen Abschlußteiles 12 herbeigeführt werden, derart,
daß am Ende der Bewegung des Verschlußstückes in die Schließstellung dasselbe statt
einer einfachen Verschwenkbewegung eine Drehhubbewegung ausführt, wobei sich zunächst
der federnde Dichtkragen an den Labyrinthschneiden und zuletzt der Haltering 15
gegen den Anschlagteil des Labyrinthringes anlegt.
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Wie schon angedeutet war, kann die Welle 17 für das Triebwerk
15 hohl ausgeführt werden, um mit Rücksicht auf die hohen Temperaturen eine
Kühlung der Welle und der Lagerstellen sicherzustellen. 40
bedeutet eine Leitung
für die Kühlmittelführung, 41
sind Kühlmittelablaufschlitze.
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Selbstverständlich benötigt die Schleusenkammer auch in ihrem unteren
Teil ein Absehlußorgan, das grundsätzlich in der gleichen Weise ausgeführt sein
kann, wie das in der Figur der Zeichnung wiedergegebene Abschlußorgan.
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Um das tellerförmige Verschlußstück und insbesondere den federnden
Dichtungskragen warten bzw. auswechseln zu können, ist vorteilhafterweise in dem
Deckel 2 der Schleusenkammer eine durch einen Deckel verschließbare Öffnung 50 vorhanden,
die ermöglicht - gegebenenfalls nach dem Herausschwenken des Verschlußstückes -
die erforderlichen Überholungsarbeiten vorzusehen.
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Einzelheiten der beschriebenen Anordnung können abweichend ausgeführt
werden. Dies gilt beispielweise von der Antriebsvorrichtung des Verschlußstückes
bzw. des federnden Dichtungskragens oder der Ausbildung des Labyrinthdichtungskranzes.
Letzterer kann unter Umständen auch mit einer Kühlung, wie die hohle Antriebswelle,
versehen sein.
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F i g. 2 der Zeichnung gibt in einer schematischen Skizze eine derartige
abgeänderte Ausführung eines Abschlußorgans für eine Schleusenkammer wieder, bei
der das Verschlußstück lediglich durch eine einfache Hubvorrichtung verstellt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 weist der Dichtungskranz 9 mit den Labyrinthschneiden
9 ä eine längliche Öffnung 29 auf. Das mit einer Antriebsspindel 34 verbundene Verschlußstück
31 ist an seiner unteren Seite gewölbt, derart, daß die federnden Dichtungskragen
32, die über das Verschlußstück 31 vorstehen, gegenüber der Horizontalen eine beträchtliche
Neigung aufweisen. Mit 35 ist noch der Zuführungskanal für die Masseteilchen bezeichnet,
36 bedeutet die zylindrische Schleusenkammer, 37 einen äußeren zur Abstützung dienenden
Rahmen.
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Selbstverständlich müssen auch die Ausbildung des Dichtungskranzes
und die daran vorgesehenen Labyrinthschneiden in ihrer Form der Neigung der federnden
Dichtungskragen 32 angepaßt sein. Zweckmäßigerweise wird man bei der Anordnung gemäß
F i g. 2 mit rechteckigem Durchtrittsquerschnitt sowohl Dichtungskranz, Verschlußstück
wie die abstehenden federnden Dichtungskragen am Übergang an die Schmalseiten der
Abschlußöffnung mit einem größeren Krümmungshalbmesser abrunden, um die Materialbeanspruchungen
in dem federnden Dichtungskragen im Bereich der Schmalseiten zu begrenzen.
Bei
der Anordnung gemäß F i g. 2 braucht das Verschlußstück 31 nur in vertikaler Richtung
durch eine Hubvorrichtung gehoben oder gesenkt zu werden. 33 ist noch ein
Füllkörper, der den freien Raum der Schleusenkammer ausfüllt und ermöglicht, den
Gasinhalt der Schleusenkammer herabzusetzen. Die Anordnung nach F i g. 2 eignet
sich besonders, wenn die Schleusenkammer - etwa für mehrere Masseteilchenströme
verschiedener Temperaturen - in Richtung der Längserstreckung der öffnung 29 durch
mehrere Querwände in kleinere Abschnitte unterteilt ist.