DE7701855U1

DE7701855U1 - Heisswind- bzw. heissgasventil

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Publication number: DE7701855U1
Application number: DE19777701855U
Authority: DE
Original assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Current assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1977-01-24
Publication date: 1978-07-20
Also published as: CA1084265A; US4146213A

Description

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Möhlstraße

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Zimmermann & Jansen GmbH

Tel.: 089/982085-87

516o Düren Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

Heißwind- bzw. Heißgasventil

Die Neuerung betrifft ein Heißwind- bzw. Heißgasventil, insbesondere für einen Hochofen, mit einem flüssigkeits- bzw. wassergekühlten Ventilteller mit axialer Stellbewegung sowie mit einer Kühlmittelzuleitung und einer Kühlmittelabführung und mit einer Ventilbetätigungseinrichtung auf der vom Ventil abzuschließenden Seite des Ventils.

Bei bekannten Ventilen dieser Art (US-PS 3 439 91o und US-PS 2 2o4 724) ist der gesamte Innenraum des Ventiltellers als nicht unterteilter Kühlmittelraum und die äußere Form des Ventiltellers linsenförmig, d.h. also

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beidseitig koiifcew ausgebildet. Dabei greifen die rand-4 7Γ seitigen Schmalkanten des Ventiltellers in seiner Schlußstellung gegen wassergekühlte Dichtungsringe des Ventilsitzes.

Bei dieser Form des Ventiltellers treten jedoch häufig Spannungsrisse und temperaturschockbedingte Schweißnahtbrüche auf. Dabei ist zudem zu bedenken, daß die

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Kühlung der randseitigen Schmalkanten des Ventiltellers im Vergleich zu seinem Mittelteil einer zwangsläufig geringeren Kühlung unterliegt, wobei gerade dieser Bereich einer besonders hohen Wärmebeanspruchung unterworfen ist, insbesondere, wenn die Heißgase diese Schmalkanten umfließen. Bei derartigen bekannten Ventilen wird zudem eine aus einem wassergekühlten Hohlprofil bestehende Ausführung des Ventilsitzes mit entsprechenden besonderen Kühlmittelanschlüssen benötigt.

Aufgabe der Neuerung ist es, auf konstruktiv einfache und betriebssichere Weise einen verbesserten Wärmeschutz für den Ventilteller der vorgenannten Ventilart zu schaffen, und zwar insbesondere bei in horizontaler Lage angeordneten Ventiltellern auf der von unten wärmebeaufschlagten Ventilseite.

Die neuerungsgemäße Lösung besteht in der Merkmalskombination, daß der Ventilteller zu der abzuschließenden Seite des Ventils hin einseitig gewölbt ausgebildet ist, um seinem Dichtrand ein kühlmitteldurchströmtes Hohlprofil aufweist und die der abzuschließenden Seite des Ventils abgewandte konkave Seite des Ventiltellers innerhalb der von dem z.B. wassergekühlten Hohlprofil umschlossenen Fläche mit einer Schicht aus feuerfestem Material, insbesondere eine Keramikausmauerung, bedeckt ist.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, wenn das kühlmitteldurchströmte Hohlprofil auf der mit dem feuerfesten Material bedeckten konkaven Seite des Ventils über den Ventiltellerkörper hervorragt und diese Materialschicht von der Seite

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her über mindestens einen Teil der Dicke der Schicht einschließt.

Ferner kann neuerungsgemäß das kühlmitteldurchströmte Hohlprofil etwa senkrecht zur Wandung des Ventiltellers und auch um den äußeren Rand des Ventiltellers herum angeordnet sein.

Eine zusätzlich vorteilhafte Ausbildung der Neuerung kann zudem darin bestehen, daß der Ventiltellerkörper in einzelne spiralförmig angeordnete Kühlmittelkanäle unterteilt ist, durch die das Kühlmittel, gegebenenfalls im Zwangsdurchfluß mit dem Dichtrand-Hohlprofil, von dem Kühlmittel durchströmt wird.

Ferner kann die Kühlmittelzufuhr an einer Stelle des Dichtrand-Hohlprofils angeschlossen und die Kühlmittelabfuhr in der Mitte des Ventilkörpers angeordnet sein.

Eine besonders kombinierte Kühl- und Raumwirkung wird neuerungsgemäß erzielt, wenn die Kühlmittelkanäle imventiltellerkörper eine geringere axiale Querschnittsabmessung aufweisen als die Kühlmittelkanäle im Dichtrand-Hohlprofil.

Mit der Neuerung wird nicht nur die Möglichkeit für die Anbringung einer feuerfesten Ausmauerung auf der bevorzugt wärmebeanspruchten Seite des Ventilkörpers geschaffen, sondern auch konstruktiv gewährleistet, daß diese Ausmauerung betrieblich haltbar angebracht werden kann und nicht nach kurzer Zeit abfällt. Dazu dient

einerseits die einseitig gewölbte, konkave Form des Ventilkörpers und andererseits die randseitige Anbringung des kühlmitteldurchströmten Dichtrand-Hohlprofils, welches nicht nur die feuerfeste Schicht vor mechanischer Beanspruchung beim Öffnen und Schließen des Ventils bewahrt, sondern zugleich auch eine Abstützung für eine gewölbeartige Anordnung der feuerfesten Ausmauerung gewährleistet.

Darüberhinaus wird mit dem kühlmitteldurchflossenen Dichtrand-Hohlprofil im Gegensatz zu den bekannten wassergekühlten Ventilkörpern eine bevorzugte - und mittels Kühlmittelgeschwindigkeit und/oder Querschnittsausbildung - zwangsdurchflossene Kühlung des Dichtrand-Bereiches des Ventilkörpers gewährleistet, so daß die vorhergehend genannten Nachteile vermieden werden. Ein wesentlicher Vorteil der Neuerung liegt zudem darin, daß beim neuerungsgemäßen Ventiltelleraufbau besondere kühlmitteldurchströmte Hohlprofile am Ventilsitz eingespart werden können, wobei aucji die damit notwendigen gesonderten Kühlmittelanschlüsse und -leitungen entfallen können.

Durch die räumliche Wirkung der neuerungsgemäßen Kühlkanäle innerhalb des Ventiltellers wird dessen Stabilität zusätzlich erhöht, ohne daß sich eine unnötig schwere Konstruktion ergibt.

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Die Neuerung ist nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Es zeigt :

Fig. 1 und 2 eine Längsschnitt- bzw. Draufsichtdarstellung einer Ausführungsform des neuerungsgemäßen Ventiltellers ,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung längs der

in Fig. 1 wiedergegebenen gekrümmten Schnittebene III - III, sowie

Fig. 4 und 5 eine Längsschnitt- bzw. Draufsichtdarstellung einer abgewandelten Ausführungsform des neueasungsgemäßen Ventiltellers.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist das aus einem Ventilsitz 2 und einem Ventilteller 3 bestehende Ventil 1 mit einem Ventiltellerkörper 4 versehen, welcher als Doppelwandung mit einer äußeren Wand 5 und einer inneren Wand 6 aufgebaut ist. Die beiden Wände 5 und 6 werden durch in den dazwischen liegenden Innenraum eingesetzte Trennwände 7 (siehe auch Fig. 3) voneinander auf Abstand gehalten. Diese Trennwände 7 sind innerhalb des Ventiltellerkörpers 4 gemäß Fig. 3 von dessen Mittelpunkt aus spiralig nach radial auswärts verlaufend angeordnet und bilden zwischen den Wänden 5 und 6 entsprechend spiralig verlaufende Kühlmittelkanäle 8.

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Diese Ventiltellerkörperkonstruktion ist aufgrund ihres sandwichartigen Aufbaues nicht nur sehr stabil und wenig wärmespannungsempfindlich, sondern auch spezifisch leichtgewichtig. Diese Festigkeitseigenschaften werden

durch die konkave, pilzartig gewölbte Form des Ventil- |

tellerkörpers 4 noch ganz besonders verstärkt. j

Der äußere Rand des doppelwandigen Ventiltellerkörpers wird von einem Hohlprofil 1o gebildet, welches aus Einzelprofilteilen, beispielsweise einer Wandung 11 und einem U-Profil 12 zusammengeschweißt sein kann und in seinem Inneren 13 einen Kühlmittelkanal z.B. für Wasser bildet. Während die Kühlmittelkanäle 8 nur vergleichsweise flach, d.h. mit geringer axialer Quer-Schnittsabmessung ausgebildet sind, bildet der Kühlmittelkanal im Inneren 13 des Hohlprofils einen Vorzugsweise anderen Querschnitt, nämlich einen etwa senkrecht zur Schnittlinie III-III angeordneten Querschnitt, mit dem das den Dichtrand des Ventiltellers 3 bildende Hohlprofil 1o einerseits die Anlagefläche 14 an den Ventilsitz 2 bietet, welcher selbst nicht mit einer zusätzlichen Wasserkühlung versehen zu sein braucht.

Mit dieser quer zur Schnittebene III-III liegenden Anordnung des Dichtrand-Hohlprofils 1ο ragt dieses Hohlprofil über die innere Wand 6 hinaus in die konkave Seite 15 des Ventiltellerkörpers 4 hinein und bildet damit eine äußere Randbegrenzung für eine auf dieser konkaven Seite 15 vorgesehene Schicht 16 aus feuerfestem Material, welche, beispielsweise in Form einer feuer-

festen Keramikausmauerung, die gesamte vom Hohlprofil umschlossene Fläche der konkaven Seite des Ventiltellerkörpers 4 bedeckt, während die andere Seite des Ventiltellerkörpers, nämlich die abzusperrende Seite des Ventils keinerlei feuerfesten Schutzes bedarf, da die Wärmebeanspruchung weit geringer ist als auf der konkaven Seite 15.

Durch das Hohlprofil 1o und insbesondere dessen Anordnung wird sowohl der Arbeitskontakt zum Ventilsitz 2 als auch eine Abstützung der gewölbeartigen Ausmauerung erreicht.

Die Kühlwasserzufuhr erfolgt gemäß Fig. 1 und 2 durch eine zentrale Leitung 17, welche zugleich zur Betätigung des Ventiltellers 3 dient und doppelwandig ausgebildet ist. Gemäß den Pfeilen 18 erfolgt der Zufluß des Kühlmittels und zwar durch die zentrale Leitung über eine Verbindungsleitung 19 zunächst in das Hohlprofil 1o hinein und dann gemäß Fig. 3 im Sinne der Pfeile 2o durch die Kühlmittelkanäle 8 des Ventiltellerkörpers 4, von dessen Mitte das Kühlmittel im Sinne der Pfeile 21 durch den inneren Teil der doppelwandigen Leitung 17 wieder abgezogen wird. Die Leitung 17 ist mittels einer Stützkonstruktion 22 an der äußeren Wand 5 des Ventiltellerkörpers 4 befestigt. Unabhängig von dem dargestellten Kühlmittelflußverlauf können das Hohlprofil 1ο und die Kühlmittelkanäle auch an voneinander getrennte Kühlmittelanschlüsse angeschlossen, d.h. nicht hintereinander, sondern parallel zueinander gekühlt werden. Der Querschnitt des Hohlprofils 1o soll vorzugsweise wegen der höheren Wärmebelastung eine größere Kühlmittelgeschwindigkeit hervorrufen, während die Kühlmittelkanäle 8 wegen der

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Schicht 16 eine geringere Kunlmittelgeschwindigkeit erlauben können. Bei hintereinander geschalteter Kühlung sind die Querschnitte des Hohlprofils 1o und der Kühlmittelkanäle entsprechend unterschiedlich auszubilden.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist ein aus zwei unabhängigen Leitungen 17', 17' bestehender Kühlmittelanschluß dargestellt und zwar mit entsprechend abgewandelter Stützkonstruktion 22'.

Die Neuerung umfasst sämtliche Kombinationen der dargestellten Merkmale.

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Zimmermann & Jansen GmbH
516o Düren

Schutzansprüche

1. Heißwind- bzw. Heißgasventil, insbesondere für einen Hochofen, mit einem flüssigkeits- bzw. wassergekühlten Ventilteller mit axialer Stellbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (2) zu der abzusperrenden Seite des Ventils (1) hin einseitig gewölbt ausgebildet ist, um seinen Dichtrand ein kühlmitteldurchströmtes Hohlprofil (1o) aufweist und die der abzusperrenden Seite des Ventils abgewandte konkave Seite (15) des Ventiltellers (3) innerhalb der von dem z.B. wassergekühlten Hohlprofil (1o) umschlossenen Fläche mit einer Schicht (16) aus feuerfestem Material, insbesondere eine Keramikausmauerung, bedeckt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kühlmitteldurchströmte Hohlprofil (1o) auf der mit dem feuerfesten Material (16) bedeckten konkaven Seite (15) des Ventils (1) über den Ventiltellerkörper (4) hervorragt und diese Materialschicht (16) von der Seite her über mindestens einen Teil der Dicke der Schicht einschließt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kühlmitteldurchströmte Hohlprofil (1o) etwa senkrecht zur Wandung (5,6) des Ventiltellers (3) angeordnet ist.

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4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das kühlmitteldurchströmte Hohlprofil (1o) um den äußeren Rand (9) des Ventiltellers (3) herum angeordnet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventiltellerkörper (4) in einzelne spiralförmig angeordnete Kühlmittelkanäle (8) unterteilt ist, ie Kühlmittel, gegebenenfalls im Zwangsdurchfluß mit dem Dichtrand-Hohlprofil (1o) von dem Kühlmittel durchströmt wtrde-w.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzufuhr an einer Stelle des Dichtrand-Hohlprofils (1o) angeschlossen und die Kühlmittelabfuhr in der Mitte des Ventiltellerkörpers (4) angeordnet sein kann.

7. Ventil nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle (8) im Ventiltellerkörper (4) eine geringere axiale Querschnittsabmessung aufweisen als die Kühlmittelkanäle im Dichtrand-Hohlprofil (1o) ·

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