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Dokumentenidentifikation DE102006031887A1 10.01.2008
Titel Klappe zum Absperren und Regeln eines gasförmigen Mediums
Anmelder NEM Power-Systems, Niederlassung Deutschland der NEM B.V. Niederlande, 45665 Recklinghausen, DE
Erfinder Hensch, Uwe, Dipl.-Ing., 51709 Marienheide, DE;
Hettwer, Martin, Dipl.-Ing., 59269 Beckum, DE;
Schwarzer, Gunnar, Dipl.-Ing., 47443 Moers, DE
Vertreter Radünz, I., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 40237 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 07.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006031887
Offenlegungstag 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse F16K 1/18(2006.01)A, F, I, 20060707, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Klappe mit einem oder mehreren Doppelflügeln dient zum Absperren und Regeln eines in einem Strömungskanal strömenden gasförmigen Mediums, insbesondere Rauchgas. Jeder Doppelflügel ist um eine Drehachse (2) drehbar in einem in den Strömungskanal eingebauten Rahmen (1) angeordnet und weist eine Wellenanbindung und eine Unterkonstruktion auf. Die Wellenanbindung besteht aus zwei seitlichen Kastenträgern (6). Auf der Unterkonstruktion ist beiderseits je ein Flügelblech (5) des Doppelflügels befestigt, wobei zwischen den Flügelblechen (5) ein nach zwei gegenüberliegenden Seiten offener Zwischenraum besteht. Die Unterkonstruktion ist aus mehreren mit Abstand voneinander angeordneten Gitterträgern (8) gebildet, die untereinander durch Verbindungselemente (9) verbunden sind und ein statisch und dynamisch tragendes Gitter bilden, das mit den seitlichen Kastenträgern (6) verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Klappe mit einem oder mehreren Doppelflügeln zum Absperren und Regeln eines in einem Strömungskanal strömenden gasförmigen Mediums, insbesondere Rauchgas, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Bevorzugte Einsatzfälle für solche Klappen sind die Absperrung von Wäschern bei Rauchgasreinigungen in Verbrennungsanlagen. Die Klappen werden hier zum Absperren und Regeln der Rauchgasströme innerhalb der Anlage eingesetzt. Erschwerende Betriebsbedingungen bei der Anwendung in der Rauchgasreinigung sind die korrosiven Umgebungsbedingungen. Um dem korrosiven Angriff und somit einer Zerstörung der Klappe durch Korrosion entgegenzuwirken, werden in der Praxis derzeit hochwertige Werkstoffe im rauchgasberührten Teil eingesetzt, die gegenüber der korrosiven Umgebung widerstandsfähig sind.

Aus der Praxis bekannte Doppelflügelklappen – auch Twin-Blade-Dampers oder Tandemklappen genannt – sind mit Flügelblechen ausgerüstet, die durch eine als reine Abstandhalter dienende Unterkonstruktion in einem vorgegebenen Abstand voneinander gehalten sind. Den Flügelblechen kommt dabei bei einer ausreichenden Wanddicke eine tragende Funktion zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Klappe so zu gestalten, dass der Einsatz hochwertiger Materialien für die Herstellung und den bestimmungsgemäßen Betrieb minimiert, das Gewicht reduziert und gleichzeitig eine große Spannweite ohne Zwischenabstützung realisiert werden kann.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Klappe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die als Wellenanbindung fungierenden seitlichen Kastenträger zentrieren den Doppelflügel um seine Drehachse und leiten das erforderliche Drehmoment in den Doppelflügel ein. Dabei dienen Flügelbleche des Doppelflügels als Abdeckung der tragenden Unterkonstruktion, die gleichzeitig einen biegesteifen Anschluss an die seitlichen Kastenträger herstellt. Die verwendeten, vorzugsweise aus einem hochwertigen Material gefertigten Flügelbleche weisen eine geringe Wanddicke auf. Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Klappe eine material- und gewichtsminimierte Ausführung mit einer Spannweite von bis zu 7 m ohne Zwischenabstützung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

1 die Draufsicht auf eine Klappe mit Doppelflügel,

2 die Seitenansicht der Klappe gemäß 1 in Blickrichtung X,

3 den Schnitt III-III nach 1,

4 den Schnitt IV-IV nach 1,

5 den Schnitt V-V nach 1 und

6a und 6b den Zuschnitt der Gitterträger.

Die in der Zeichnung dargestellte Klappe dient zum Absperren und Regeln vorzugsweise von Rauchgasströmen in Wäschern von Rauchgasreinigungsanlagen hinter Verbrennungsanlagen. Die Klappe kann ebenso gut in Gasturbinenanlagen oder in Anlagen anderer Industrien eingesetzt werden.

Die Klappe ist gemäß 1 von rechteckigem Querschnitt. Der nachfolgend beschriebene Aufbau der Klappe ist im Prinzip auch auf Klappen von anderem Querschnitt, wie rund, oval oder quadratisch anwendbar.

Ein feststehender Rahmen 1 ist dafür bestimmt, in einen von einem gasförmigen Medium, insbesondere von Rauchgas, durchströmten, nicht gezeigten Strömungskanal eingebaut zu werden. Innerhalb des Rahmens 1 sind ein oder mehrere, später beschriebene Doppelflügel der Klappe um eine waagerechte Drehachse 2 drehbar und in Lagern 3 angeordnet. In der Zeichnung ist lediglich ein einziger Doppelflügel gezeigt. Der Doppelflügel ist beidseitig in seiner Längsmittelebene mit je einer Welle 4 versehen, die jeweils in dem Rahmen 1 gelagert ist.

Der Doppelflügel der Klappe weist zwei auf Abstand gehaltene Flügelbleche 5 auf der Anströmseite und Abströmseite des Rauchgases auf. Der Aufbau des Doppelflügels gliedert sich in zwei wesentliche Konstruktionselemente, nämlich die Wellenanbindung und die Unterkonstruktion.

Die Wellenanbindung ist so gestaltet, dass der Doppelflügel um seine Drehachse 2 zentriert gelagert ist und dass gleichzeitig das erforderliche Antriebsdrehmoment über die Wellenanbindung in den Doppelflügel eingeleitet werden kann. Die Wellenanbindung besteht bei der rechteckigen Klappe aus zwei Drehmomentboxen oder Kastenträgern 6, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten, im dargestellten Fall an den Schmalseiten, des Doppelflügels vorgesehen sind. Mit den Kastenträgern 6 sind die Wellen 4 biegesteif verbunden.

Die Wellen 4 sind im korrosiven Umfeld des Rahmens 1 mit einem korrosionsbeständigen Überzug 7 überzogen. Die Kastenträger 6 sind aus weniger korrosionsbeständigem, kostengünstigerem Material gefertigt und im korrosiven Umfeld ebenfalls mit einem dünnwandigen, korrosionsbeständigen Überzug überzogen.

Die Kastenträger 6 sind auf der Ober- und Unterseite des Doppelflügels, was gleichbedeutend mit der An- und Abströmseite des Rauchgases ist, durch jeweils eines der Flügelbleche 5 abgedeckt. Die Flügelbleche 5 sind zum Schutz gegen Korrosion und gegebenenfalls Temperaturbelastung aus einem hochwertigen Material, z. B. aus einem legierten, korrosions- und gegebenenfalls wärmebeständigen Stahl gefertigt.

An die innenliegenden Stirnseiten der Kastenträger 6 schließt sich die Unterkonstruktion an. Die Unterkonstruktion ist eine statisch und dynamisch tragende Gitterkonstruktion, die mit den Kastenträgern 6fest verbunden ist. Die Unterkonstruktion hat die Aufgabe, die Flügelbleche 5 in einem definierten Abstand zu einer Einheit zu verbinden und gleichzeitig einen biegesteifen Anschluss an die als Wellenanbindungen dienenden Kastenträger 6 herzustellen.

Sogenannte Gitterträger 8 stellen die Hauptelemente der gitterartigen Unterkonstruktion dar. Die Gitterträger 8 sind U-förmig gebogene Blechstreifen, die mit Abstand voneinander und parallel zueinander und zu der Drehachse 2 angeordnet sind. Die Anzahl der Gitterträger 8 bestimmt sich aus Festigkeitsberechnungen. Die Gitterträger 8 sind durch Verbindungselemente 9 miteinander zu dem tragenden Gitter verbunden. Die Verbindungselemente 9 bestehen vorzugsweise aus Winkeln, die mit den Gitterträgern 8 an deren oberen und unteren Enden verbunden sind.

Die Flügelbleche 5 sind mit den umgeknickten Schenkeln der Gitterträger 8, mit den als Verbindungselementen 9 dienenden Winkeln und mit den Kastenträgern 6 durch punktuelle Verbindungen 10, wie Lochschweißungen, Blindnieten, Bolzen- oder Schraubverbindungen verbunden. Anstelle einer punktuellen Verbindung 10 kann auch eine streckenweise Verbindung, beispielsweise durch Schweißen gewählt werden.

Die Gitterträger 8 weisen Ausnehmungen 11 in runder oder mehreckiger Form, vorzugsweise als gleichmäßiges Sechseck auf. Auf diese Weise ist zwischen den Flügelblechen 5 ein offener Zwischenraum geschaffen, so dass in geöffneter Position der Klappe die Unterkonstruktion von Rauchgas durchströmt ist.

Am Umfang der Flügelbleche 5 sind metallische, streifenförmige, federelastische Dichtungselemente 12 angebracht. Die streifenförmigen Dichtungselemente 12 weisen an der Anström- und Abströmseite eine unterschiedliche Länge auf. An dem Rahmen 1 der Klappe sind ebenfalls zwei metallische Dichtleisten 13 von ungleicher Länge in einem etwa der Breite des Doppelflügels entsprechenden Abstand befestigt. Jeweils eine längere Dichtleiste 13 wirkt mit einem kürzeren Dichtungselement 12 und umgekehrt zusammen. Im geschlossenen Zustand des Doppelflügels bilden die Dichtungselemente 12 und die Dichtleisten 13 einen Hohlraum 14. Der Hohlraum 14 steht in Verbindung mit dem offenen Zwischenraum zwischen den Flügelblechen 5. Der Hohlraum 14 kann mit Sperrgas oder mit Sperrluft beaufschlagt werden, die vorgewärmt sein kann. Das gasförmige Sperrmedium ermöglicht eine absolute Rauchgasdichtheit der Klappe und unterbindet in der geschlossenen Position der Klappe eine Kondensatbildung innerhalb des von Rauchgas beaufschlagten Doppelflügels.

Die Gitterträger 8 werden verschnittfrei aus zwei zueinander versetzt angeordneten Zuschnitten hergestellt. Aus den 6a und 6b sind die Zuschnitte deutlich zu erkennen. Die Zuschnitte resultieren aus einem in einem Arbeitsgang geschnittenen Blechprofil.

Ausgangspunkt ist der in 6a dargestellte Blechstreifen 15, der entlang einer Schnittlinie 16 in zwei Abschnitte 17a, 17b geteilt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel weist die Schnittlinie 16 mindestens zwei parallele Strecken auf. Gamäß dem Ausführungsbeispiel ist die Form oder der Verlauf der Schnittlinie 16 eckig oder vieleckig. Die Form oder der Verlauf der Schnittlinie 16 kann auch rund oder dergleichen sein.

Der Blechstreifen 15 wird entlang der Schnittlinie 16 zerschnitten. Die voneinander getrennten Abschnitte 17a, 17b bilden die Zuschnitte, die zur Bildung eines Gitterträgers 8 nach 6b versetzt zueinander zusammengefügt werden. Dabei stoßen jeweils zwei ehemals parallele Strecken der Schnittlinie 16 aneinander. Die Abschnitte 17a, 17b werden durch Abknicken entlang den Biegelinien 18 zu einem U-Profil geformt.


Anspruch[de]
Klappe mit einem oder mehreren Doppelflügeln zum Absperren und Regeln eines in einem Strömungskanal strömenden gasförmigen Mediums, insbesondere Rauchgas, wobei jeder Doppelflügel um eine Drehachse (2) drehbar in einem in den Strömungskanal eingebauten Rahmen (1) angeordnet ist und eine Wellenanbindung und eine Unterkonstruktion aufweist, auf der beiderseits je ein Flügelblech (5) des Doppelflügels befestigt ist, und wobei zwischen den Flügelblechen (5) ein nach zwei gegenüberliegenden Seiten offener Zwischenraum vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenanbindung aus zwei seitlichen Kastenträgern (6) besteht, dass die Unterkonstruktion aus mehreren mit Abstand voneinander angeordneten Gitterträgern (8) gebildet ist, dass die Gitterträger (8) untereinander durch Verbindungselemente (9) verbunden sind und dass die Gitterträger (8) ein statisch und dynamisch tragendes Gitter bilden, das mit den seitlichen Kastenträgern (6) verbunden ist. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterträger (8) aus U-förmig gebogenen Blechstreifen bestehen, die mit Ausnehmungen (11) versehen sind. Klappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterträger (8) parallel zur Drehachse (2) der Klappe angeordnet sind. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterträger (8) verschnittfrei aus zwei zueinander versetzt angeordneten Zuschnitten, resultierend aus in einem Arbeitsgang geschnittenen Blechprofil, hergestellt sind. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (9) winkelförmig ausgebildet sind und am oberen und unteren Ende mit den Gitterträgern (8) und den Flügelblechen (5) verbunden sind. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelbleche (5) umlaufend mit metallischen, streifenförmigen, federelastischen Dichtungselementen (12) versehen sind, dass an dem Rahmen (1) metallische, Dichtleisten (13) angebracht sind und dass im geschlossenen Zustand der Klappe die Dichtungselemente (12) der Flügelbleche (5) an den Dichtleisten (13) des Rahmens (1) anliegen und zusammen einen geschlossenen Hohlraum (14) bilden, der mit dem Zwischenraum zwischen den Flügelblechen (5) in Verbindung steht. Klappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von den Dichtungselementen (12) der Flügelbleche (5) und den Dichtleisten (13) des Rahmens (1) umschlossene Hohlraum (14) mit einem gasförmigen Sperrmedium beaufschlagt ist. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelbleche (5) mit der Unterkonstruktion und den seitlichen Kastenträgern (6) punktuell verbunden sind. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelbleche (5) mit der Unterkonstruktion und den seitlichen Kastenträgern (6) streckenweise verbunden sind. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe mit der Unterkonstruktion aus Gitterträgern (8) eine Spannweite von bis zum 7 m ohne Zwischenabstützung erreicht.






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