Verschlusseinrichtung einer Koksofenbatterie

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung 10 einer Koksofenbatterie, mit der eine Rohröffnung 12 der Batterie, insbesondere eines Steigrohres, verschließbar ist, deren Öffnung 12 von einem Verschlusssitz 18 mit einer ersten ringförmigen Dichtfläche 58 umgeben ist, an die ein am Sitz 18 abdichtendes Verschlussorgan 16 mit einer zweiten, ebenfalls ringförmigen Dichtfläche 60 zur Anlage bringbar ist. Um die betrieblichen und konstruktiven Nachteile bekannter Verschlusssitze nach Art einer sogenannten Wassertassen-Abdichtung zu verbessern und die Konstruktion zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass eine der Dichtflächen 58 kreisringförmig und die andere Dichtfläche 60 Teil einer Kugel K ist, wobei das Verschlussorgan 16 zweckmäßigerweise mit einem Kardan- 38 oder Kugelgelenk an einem Verschlussmechanismus 20, insbesondere schwimmend, gelagert ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung einer Koksofenbatterie, mit der eine Rohröffnung der Batterie, insbesondere eines Steigrohres, verschließbar ist, deren Öffnung von einem Verschlusssitz mit einer ersten ringförmigen Dichtfläche umgeben ist, an die ein am Sitz abdichtendes Verschlussorgan mit einer zweiten, ebenfalls ringförmigen Dichtfläche zur Anlage bringbar ist.

[0002] Bei Koksofenbatterien müssen zwischen einer Kammer und einer Rohgasvorlage angebrachte Rohrverbindungen aus verfahrenstechnischen Gründen beim Chargieren und Dechargieren der Kammer geöffnet bzw. geschlossen werden.

[0003] Als Verbindungsrohr ist ein sogenanntes Steigrohr installiert, an dessen Ende fluiddicht ein Sitz angebracht ist, der mit einem Verschlussdeckel zusammenwirkt. Der Verschlussdeckel kann mit einem Verschlussmechanismus geöffnet und geschlossen werden. Die Verschlusseinrichtung ist dabei sehr hohen Temperaturen ausgesetzt, so dass die Abdichtung zwischen Verschlussdekkel und Sitz Wärmedehnungen unterliegt, die auszugleichen sind. Hierzu ist eine sogenannte Wassertassen-Abdichtung bekannt, die einen Zulauf, einen Ablauf sowie eine Entsorgung und Reinigung von Wasser erfordert. Bei Frostgefahr muss das Wasser zusätzlich gegen Einfrieren gesichert werden. Die Wassertassen-Abdichtung benötigt daher einen hohen technischen Aufwand.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die Verschlusseinrichtung einer Rohröffnung an einer Koksofenbatterie zu verbessern und insbesondere zu vereinfachen.

[0005] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Verschlusseinrichtung einer Koksofenbatterie der eingangs genannten Art gelöst, bei der eine der Dichtflächen kreisringförmig und die andere Dichtfläche Teil einer Kugel ist.

[0006] Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass jede Schnittebene einer Kugel ein Kreis ist und dass dieser-geometrische Zusammenhang beim Abdichten einer Verschlusseinrichtung vorteilhaft eingesetzt werden kann, die hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Durch die hohen Temperaturschwankungen dehnen sich der Sitz und das Verschlussorgan der Verschlusseinrichtung stark unterschiedlich aus. Bei den erfindungsgemäß gestalteten Dichtflächen ändert dabei die erste Dichtfläche ihren Kreisdurchmesser, während die zweite Dichtfläche ihren Kugeldurchmesser ändert. Die Schwankungen der Durchmesser beeinflussen jedoch die Abdichtung nicht, weil die Berührungsfläche zwischen erster und zweiter Dichtfläche stets ein Kreis ist. Die erste kreisförmige Dichtfläche liegt also stets an der zweiten kugelförmigen Dichtfläche an. Bei einer derart gestalteten Verschlusseinrichtung kann auf eine aufwendige Wassertassen-Abdichtung verzichtet werden.

[0007] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Verschlussorgan mit einem Kardan- oder Kugelgelenk an einen Verschlussmechanismus gelagert. Das Gelenk erlaubt es dem Verschlussorgan, seine Lage in zwei zueinander senkrechten Richtungen an den Sitz anzupassen. Dadurch kann ein Versatz der Zentren von Verschlussorgan und Sitz, beispielsweise bedingt durch Wärmeausdehnung, ausgeglichen werden. Beim Aufsetzen des Verschlussorgans bewegt sich dieses darüber hinaus relativ zum Sitz, was einen Reinigungseffekt der Dichtflächen bewirkt.

[0008] Das Verschlussorgan ist besonders vorteilhaft schwimmend auf dem Sitz gelagert. Dabei kann auf ein Kardan- oder Kugelgelenk verzichtet werden, so dass die Verschlusseinrichtung besonders einfach gestaltet ist.

[0009] Indem das Verschlussorgan bei einer besonderen Ausbildung der Erfindung insbesondere mit konstanter Kraft gegen den Sitz angepresst ist, werden Änderungen der Durchmesser des Kreises und/oder der Kugel durch Temperaturunterschiede selbsttätig und insbesondere gleichmäßig ausgeglichen.

[0010] Die Verschlusseinrichtung ist ferner besonders einfach gestaltet, indem das Verschlussorgan im wesentlichen von oben auf den Sitz aufgesetzt und durch ein Gewicht gegen den Sitz angepresst wird.

[0011] Um eine gute Abdichtung und zugleich einen hohen Reinigungseffekt an den Dichtflächen zu erzielen, kann die erste Dichtfläche als kreisförmige Dichtkante ausgebildet sein. Alternativ kann auch die erste Dichtfläche Teil einer Kugel, eines Torus oder eines Kegels sein.

[0012] Eine vorteilhafte Gestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verschlussorgan im wesentlichen von oben auf den Sitz aufgesetzt und am Sitz die zweite Dichtfläche von der Öffnung abgewandt ausgebildet ist. Die Formgebung der zweiten Dichtfläche verhindert, dass Fremdkörper von dieser Dichtfläche in die nach oben offene Rohröffnung fallen.

[0013] Der Sitz und/oder das Verschlussorgan der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung weisen/weist vorteilhaft eine Sitzleiste bzw. eine Dichtleiste auf, die je auswechselbar sind, so dass verschlissene Dichtflächen einfach erneuert werden können.

[0014] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, und

Fig. 2

die Einzelheit II in Fig. 1.

[0015] Fig. 1 zeigt eine Verschlusseinrichtung 10 einer weiter nicht dargestellten Koksofenbatterie, die zum Verschließen einer Öffnung 12 am Ende eines Steigrohres 14 dient. Die Verschlusseinrichtung 10 weist ein Verschlussorgan 16 auf, das gegen einen Sitz 18 abdichtet und mit einem Verschlussmechanismus 20 zum Öffnen und Verschließen des Steigrohres 14 bewegt wird.

[0016] Der Sitz 18 weist eine ringförmige Sitzleiste 22 auf, die die Öffnung 12 außen umgibt und im Querschnitt spitzbogenförmig ist. Die Öffnung 12 erstreckt sich dabei im wesentlichen waagerecht und ist von oben zugänglich. Mit dem Ende des Steigrohres 14 ist außen eine ringförmige Stützleiste 24 fluiddicht verschweißt. Auf dieser Stützleiste 24 liegt ein Dichtring 26 und nachfolgend die Sitzleiste 22 auf, die mittels Schrauben 28 mit der Stützleiste 24 verschraubt ist. Weil die Sitzleiste 22 im Querschnitt spitzbogenförmig ist, können Fremdkörper auf ihr nicht liegenbleiben.

[0017] Das Verschlussorgan 16 weist eine ringförmige und im Querschnitt L-förmige Dichtleiste 30 auf, die über einen Dichtring 32 an einem Deckel 34 anliegt. Die Dichtleiste 30 ist mittels Schrauben 36 an dem Deckel 34 befestigt. Der Deckel 34 ist an einem Kardangelenk 38 gelagert, das mittels Schrauben 40 an einem ersten Arm 42 eines Winkelhebels 44 befestigt ist. Der Winkelhebel 44 ist an seinem Scheitel an einem ortsfest angebrachten Schwenklager 46 schwenkbar gelagert. Ein zweiter Arm 48 des Winkelhebels 44 ist an seinem Ende über einen Bolzen 50 an einem Pneumatik-Zylinder 52 angelenkt. Der Bolzen 50 ist dabei in einem am Zylinder 52 ausgebildeten Langloch 54 geführt. Der Winkelhebel 44 kann mit dem Zylinder 52 von einer Stellung A, in der die Öffnung 12 geschlossen ist, in eine Stellung B bewegt werden, in der das Verschlussorgan 16 vom Sitz 18 abgehoben ist. Der Bolzen 50 ist in dem Langloch 54 so positioniert, dass sich der Winkelhebel 44 und damit das Verschlussorgan 16 in der Stellung A geringfügig bewegen können. An dem dem Schwenklager 46 abgewandten Ende des ersten Armes 42 ist ein Gewicht 56 angebracht, das das Verschlussorgan 16 mit einer konstanten Anpresskraft F gegen den Sitz 18 vorspannt. Diese Anpresskraft F kann alternativ von einer Feder oder beispielsweise dem Pneumatik-Zylinder 52 aufgebracht werden.

[0018] In Fig. 2 ist die besondere Gestaltung der Sitzleiste 22 und der Dichtleiste 30 veranschaulicht. Die Dichtleiste 30 weist an ihrem dem Sitz 18 zugewandten Ende innen eine erste Dichtfläche in Form einer kreisförmigen Dichtkante 58 auf. Diese Dichtkante 58 liegt im dargestellten, geschlossenen Zustand der Verschlusseinrichtung 10 an einer zweiten Dichtfläche 60 des Sitzes 18 auf. Diese zweite Dichtfläche 60 ist Teil einer Kugel K mit Durchmesser D und ist von der Öffnung 16 abgewandt nach außen gerichtet. Das Verschlussorgan 16 überdeckt also mit seinem Deckel 34 und der Dichtleiste 30 den Sitz 18, so dass Fremdkörper, die sich außen an der Dichtleiste 30 oder auf der zweiten Dichtfläche 60 ablagern, nicht in die Öffnung 12 fallen können.

[0019] Die Dichtleiste 30 liegt mit ihrer kreisförmigen Dichtkante 58 an einem Kreis auf der zweiten kugelförmigen Dichtfläche 60 auf. Bei Temperaturschwankungen ändern sich die Durchmesser der Sitzleiste 22 sowie des Deckels 34 und der Dichtleiste 30. Da die Dichtleiste 30 über den Deckel 34, das Kardangelenk 38 und den ersten Arm 42 mit dem Gewicht 56 gegen die zweite Sitzfläche 60 vorgespannt ist, verschiebt sie sich bei Durchmesserschwankungen auf der zweiten Dichtfläche 60. Sie liegt dabei jedoch stets mit einem Kreis an, so dass eine Abdichtung zwischen dem Verschlussorgan 16 und dem Sitz 18 gewährleistet ist.

[0020] Während in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die kreisförmige Dichtkante 58 auf der Außenseite der Kugel K aufliegt, kann bei einer alternativen Ausführungsform eine Dichtkante innen an einer Kugel anliegen. Ferner können alternativ zwei teilweise kugelförmige Dichtflächen oder eine teilweise kegelförmige und eine teilweise kugelförmige Dichtfläche zusammenwirken.

[0021] Da die Sitzleiste 22 und die Dichtleiste 30 jeweils angeschraubt sind, können sie leicht ausgewechselt werden.

[0022] Das Kardangelenk 38 gleicht einen Versatz in waagerechter Richtung zwischen der Sitzleiste 22 und der Dichtleiste 30 aus. Alternativ kann das Verschlussorgan 16 am ersten Arm 42 schwimmend gelagert sein. Durch die geringe Relativbewegung zwischen Sitzleiste 22 und Dichtleiste 30 beim Aufsetzen und Abheben des Verschlussorgans 16 vom Sitz 18 werden die erste und zweite Dichtfläche 58 bzw. 60 gereinigt, so dass sich an ihnen keine Fremdkörper ansammeln. Somit ist stets eine sichere Abdichtung der Verschlusseinrichtung 10 gewährleistet.

Ansprüche

1. Verschlusseinrichtung (10) einer Koksofenbatterie, mit der eine Rohröffnung (12) der Batterie, insbesondere eines Steigrohres, verschließbar ist, deren Öffnung (12) von einem Verschlusssitz (18) mit einer ersten ringförmigen Dichtfläche (58) umgeben ist, an die ein am Sitz (18) abdichtendes Verschlussorgan (16) mit einer zweiten, ebenfalls ringförmigen Dichtfläche (60) zur Anlage bringbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass eine der Dichtflächen (58) kreisringförmig und die andere Dichtfläche (60) Teil einer Kugel (K) ist.

2. Verschlusseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan (16) mit einem Kardan- (38) oder Kugelgelenk an einem Verschlussmechanismus (20) gelagert ist.

3. Verschlusseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan (16) auf dem Sitz (18) schwimmend gelagert ist.

4. Verschlusseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan (16) zum Abdichten, insbesondere mit konstanter Kraft (F) gegen den Sitz (18) angepresst wird.

5. Verschlusseinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan (16) im wesentlichen von oben auf den Sitz (18) aufgesetzt und durch ein Gewicht (56) gegen den Sitz (18) angepresst wird.

6. Verschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche eine kreisförmige Dichtkante (58) ist.

7. Verschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan (16) im wesentlichen von oben auf den Sitz (18) aufgesetzt und am Sitz (18) die zweite Dichtfläche (60) von der Öffnung (12) abgewandt ausgebildet ist.

8. Verschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (18) eine Sitzleiste (22) und/oder das Verschlussorgan (16) eine Dichtleiste (30) aufweisen/aufweist, die je auswechselbar sind.

Zeichnung