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Abstract
Gasweiche (1), insbesondere für den Gasstrom einer Abgasleitung einer Gasturbine, umfassend eine Eintrittsöffnung (2) und eine erste und eine zweite Austrittsöffnung (3, 4) für den Gasstrom und eine Klappe (10), die zwischen einer ersten und zweiten Schließstellung verstellbar ist und hierzu mit einem Gehäuse (17) der Gasweiche (1) verschwenkbar verbunden ist und in der ersten Schließstellung die erste Austrittsöffnung (3) und in der zweiten Schließstellung die zweite Austrittsöffnung (4) verschließt, wobei die Klappe (10) in der ersten Schließstellung an einem ersten Dichtsitz (20) und in der zweiten Schließstellung an einem zweiten Dichtsitz (21) anliegt, wobei ein jeweiliger Dichtsitz (20, 21) einen die jeweilige Austrittsöffnung (3, 4) umgebenden Dichtsitzrahmen (22) aufweist, welcher einstückig ausgeführt ist oder aus mehreren starr miteinander verbundenen Teilen besteht und welcher mit einer Vielzahl von vom die Austrittsöffnung (3, 4) begrenzenden Innenrand (38) des Dichtsitzrahmens (22) ausgehenden, entlang des Innenrandes (38) beabstandeten Schlitzen (23) versehen ist. Der Dichtsitzrahmen (22) ist mit dem Gehäuse (17) an mehreren Verbindungsstellen (24, 25, 26) verbunden. Nur eine dieser Verbindungsstellen (26) ist spielfrei bezogen auf die Ebene des Dichtsitzrahmens (22) ausgeführt. Zur Aufnahme einer Wärmeausdehnung des Dichtsitzrahmens (22) weist ein Teil der Verbindungsstellen (24) ein Spiel in alle Richtungen der Ebene des Dichtsitzrahmens (22) auf. Vorzugsweise weist mindestens eine Verbindungsstelle (25) ein Spiel in zwei gegenüberliegenden Richtungen parallel zur Ebene des Dichtsitzrahmens (22) auf.Gas switch (1), in particular for the gas flow of an exhaust pipe of a gas turbine, comprising an inlet opening (2) and a first and a second outlet opening (3, 4) for the gas flow and a flap (10) adjustable between a first and second closed position is and for this purpose with a housing (17) of the gas switch (1) is pivotally connected and in the first closed position the first outlet opening (3) and in the second closed position, the second outlet opening (4) closes, wherein the flap (10) in the first Closed position at a first sealing seat (20) and in the second closed position at a second sealing seat (21), wherein a respective sealing seat (20, 21) has a respective outlet opening (3, 4) surrounding the sealing seat frame (22), which is made in one piece or consists of a plurality of rigidly interconnected parts and which with a plurality of from the outlet opening (3, 4) delimiting inner edge (38) the sealing seat frame (22) outgoing, along the inner edge (38) spaced slots (23) is provided. The sealing seat frame (22) is connected to the housing (17) at a plurality of connection points (24, 25, 26). Only one of these connection points (26) is executed without play relative to the plane of the sealing seat frame (22). To accommodate thermal expansion of the sealing seat frame (22), a portion of the connection points (24) play in all directions of the plane of the sealing seat frame (22). Preferably, at least one connection point (25) has a play in two opposite directions parallel to the plane of the sealing seat frame (22).
Description
Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasweiche, insbesondere für den Gasstrom einer Abgasleitung einer Gasturbine, umfassend eine Eintrittsöffnung und eine erste und eine zweite Austrittsöffnung für den Gasstrom und eine Klappe, die zwischen einer ersten und zweiten Schließstellung verstellbar ist und hierzu mit einem Gehäuse der Gasweiche verbunden ist und in der ersten Schließstellung die erste Austrittsöffnung und in der zweiten Schließstellung die zweite Austrittsöffnung verschließt, wobei die Klappe in der ersten Schließstellung an einem ersten Dichtsitz und in der zweiten Schließstellung an einem zweiten Dichtsitz anliegt, wobei ein jeweiliger Dichtsitz einen die jeweilige Austrittsöffnung umgebenden Dichtsitzrahmen aufweist, welcher einstückig ausgeführt ist oder aus mehreren starr miteinander verbundenen Teilen besteht und welcher mit einer Vielzahl von, vom die Austrittsöffnung begrenzenden Innenrand des Dichtsitzrahmens ausgehenden, entlang des Innenrandes beabstandeten Schlitzen versehen ist, wobei der Dichtsitzrahmen mit dem Gehäuse an mehreren Verbindungsstellen verbunden ist.The present invention relates to a gas switch, in particular for the gas flow of an exhaust pipe of a gas turbine, comprising an inlet opening and a first and a second outlet opening for the gas flow and a flap which is adjustable between a first and second closed position and this with a Housing of the gas switch is connected and closes the first outlet opening in the first closed position and the second outlet opening in the second closed position, wherein the flap rests in the first closed position at a first sealing seat and in the second closed position at a second sealing seat, wherein a respective sealing seat a having the respective outlet opening surrounding sealing seat frame, which is made in one piece or consists of several rigidly interconnected parts and which emanates with a plurality of, from the outlet opening bounding inner edge of the sealing seat frame, ent long provided the inner edge spaced slots, wherein the sealing seat frame is connected to the housing at a plurality of connection points.
[0002] Gasweichen dienen dem Zweck, den die Gasturbine eines Gasturbinenkraftwerks verlassenden Abgasstrom entweder der ersten und/oder zweiten Austrittsöffnung zuzuführen. Häufig ist anschließend an die erste Austrittsöffnung der Gasweiche ein Abgaskamin und an die zweite Austrittsöffnung eine Abgasleitung zur Weiterleitung des Gasstromes zu einem Abhitzekessel angeschlossen. Der Abhitzekessel dient der Erzeugung von Prozessdampf und/oder der Erzeugung von Dampf für den Antrieb einer Dampfturbine. Solche Kraftwerke werden auch als Gas- und Dampfturbinen- Kombinationskraftwerke bezeichnet.Gas switches serve the purpose of supplying the gas turbine of a gas turbine power plant leaving exhaust gas either the first and / or second outlet opening. Often, an exhaust gas chimney is connected to the first outlet opening of the gas diverter, and an exhaust gas line for forwarding the gas flow to a waste heat boiler is connected to the second outlet opening. The waste heat boiler is used to generate process steam and / or the generation of steam for the drive of a steam turbine. Such power plants are also referred to as gas and steam turbine combined cycle power plants.
[0003] Neben dem vollständigen Anliegen der Klappe in einer der beiden Schließstellungen der Gasweiche ist es auch möglich, die Klappe gezielt zwischen diesen beiden Schließstellungen zu positionieren, um die durch die jeweilige Austrittsöffnung strömende Gasstrommenge zu beeinflussen. Der aus einer Gasturbine austretende Gasstrom kann Maximaltemperaturen zwischen 480° C und 620° C aufweisen, wodurch eine hohe thermische Belastung, insbesondere bei Kaltstarts, auf die Bauteile der Gasweiche einwirkt. Es kommt dadurch auch zu großen Wärmeausdehnungen, die entsprechend ermöglicht werden müssen.In addition to the complete concern of the flap in one of the two closed positions of the gas switch, it is also possible to selectively position the flap between these two closed positions to influence the flowing gas flow through the respective outlet opening. The gas stream emerging from a gas turbine can have maximum temperatures between 480 ° C and 620 ° C, whereby a high thermal load, in particular during cold starts, acts on the components of the gas switch. It also comes to large thermal expansion, which must be made possible accordingly.
[0004] Die US 4,821,507 schlägt eine Gasweiche vor, bei der die Klappe durch einen im Abgasstrom liegenden Hebelmechanismus zwischen den Schließstellungen verschwenkt wird. In der jeweiligen Schließstellung liegt die Klappe mittels zweier umlaufender Dichtflächen an einer jeweiligen Dichtleistenanordnung an, die an einem die jeweilige Austrittsöffnung umgebenden Dichtsitzrahmen angeordnet ist. Der Dichtsitzrahmen ist im Querschnitt gesehen U-förmig ausgebildet. Bezüglich der Längserstreckung ist der Dichtsitzrahmen in dieser Schrift nicht näher definiert.US 4,821,507 proposes a gas diverter, in which the flap is pivoted by a lying in the exhaust stream lever mechanism between the closed positions. In the respective closed position, the flap rests against a respective sealing strip arrangement by means of two circumferential sealing surfaces, which is arranged on a sealing seat frame surrounding the respective outlet opening. The sealing seat frame is seen in cross-section U-shaped. With regard to the longitudinal extent of the sealing seat frame is not specified in this document.
[0005] Es ist bekannt, solche Dichtsitzrahmen aus mehreren, Spalte zwischen sich aufweisenden Segmenten, auszubilden, um die Wärmeausdehnung aufnehmen zu können. Die Spalte zwischen den einzelnen Dichtsitzrahmensegmenten werden mit Blechstreifen abgedeckt, die sich jeweils über Endabschnitte der benachbarten Dichtsitzrahmensegmente erstrecken. Ein Beispiel für einen solchen Dichtsitzrahmen geht aus der DE 196 08 567 C1 hervor.It is known to form such sealing seat frame from a plurality of gaps between segments, to accommodate the thermal expansion can. The gaps between the individual sealing seat frame segments are covered with metal strips which extend respectively over end portions of the adjacent sealing seat frame segments. An example of such a sealing seat frame is disclosed in DE 196 08 567 C1.
[0006] Die an den Dichtsitzrahmen angeordneten, die Auftrittsöffnungen umgebenden Lamellendichtungen werden aufgrund der Wärmeausdehnung herkömmlicherweise ebenfalls aus Segmenten gebildet. Um einen unerwünschten Austritt von Teilen des heißen Gasstromes durch die verschlossene Austrittsöffnung über die Spalte zwischen den Segmenten und zwischen der Lamellendichtung und der Dichtfläche der Klappe zu verhindern, wird von der an der Dichtfläche anliegenden Lamellendichtung ein Sperrluftkanal ausgebildet, der mit Sperrluft beaufschlagt wird, die einen relativen Überdruck gegenüber dem in der Gasweiche befindlichen Gasstrom aufweist. Besteht der Dichtsitzrahmen aus Segmenten, so geht Sperrluft auch an Spalten zwischen den Segmenten des Dichtsitzrahmens verloren, wodurch sich der Sperrluftbedarf und damit der Energieeinsatz zur Bereitstellung der Sperrluftmenge erhöht. Außerdem führen die Leckagen von Sperrluft in den Abhitzekessel aufgrund der niedrigen Temperatur derThe arranged on the sealing seat frame, surrounding the openings lamellar seals are conventionally also formed from segments due to the thermal expansion. In order to prevent unwanted leakage of parts of the hot gas flow through the closed outlet opening via the gaps between the segments and between the plate seal and the sealing surface of the flap, a sealing air channel is formed by the voltage applied to the sealing surface plate seal, which is acted upon with sealing air, the having a relative overpressure relative to the gas flow in the gas switch. If the sealing seat frame consists of segments, then sealing air is also lost to gaps between the segments of the sealing seat frame, which increases the need for blocking air and thus the use of energy to provide the amount of sealing air. In addition, the leakage of sealing air in the waste heat boiler due to the low temperature of
Sperrluft zu einer Verringerung der Abgastemperatur und damit auch zu einem schlechteren Wirkungsgrad der Gesamtanlage. Die kalte Sperrluft führt daneben auch zu erheblichen Temperaturdifferenzen im Dichtsitz, was Verformungen des Dichtsitzes und damit weitere Undichtigkeiten zur Folge haben kann.Blocking air to a reduction of the exhaust gas temperature and thus to a poorer efficiency of the entire system. The cold blocking air also leads to significant temperature differences in the sealing seat, which can cause deformation of the sealing seat and thus further leaks.
[0007] Aus der DE 40 16 606 C2 ist eine Lamellendichtung bekannt, bei der eine Dichtlamelle mittels Klemmleisten an der Klappe oder an einem Dichtsitzrahmen befestigt wird. Eine entsprechende Dichtfläche ist am anderen dieser beiden Teile angeordnet und bildet zusammen mit der Lamellendichtung einen Sperrluftkanal aus.From DE 40 16 606 C2, a lamellar seal is known in which a sealing lamella is fastened by means of terminal strips on the flap or on a sealing seat frame. A corresponding sealing surface is arranged on the other of these two parts and forms a sealing air channel together with the lamellar seal.
[0008] Die DE 196 31 291 C2 offenbart eine Isolationsverkleidung, wie sie im Abgasstrom von Gasturbinen und insbesondere bei Gasweichen gebräuchlich ist, um die thermischen Belastungen auf das Gehäuse zu vermindern.DE 196 31 291 C2 discloses an insulation panel, as is common in the exhaust gas stream of gas turbines and in particular at gas switches, to reduce the thermal loads on the housing.
[0009] Die DE 26 07 079 A1 zeigt eine Gasweiche der eingangs genannten Art, bei der die bewegliche Klappe an mit Schlitzen versehenen Dichtsitzrahmen, welche aus miteinander verschweißten Flacheisen bestehen, zusammenwirkt.DE 26 07 079 A1 shows a gas switch of the type mentioned, in which the movable flap on slotted sealing seat frame, which consist of welded together flat iron, cooperates.
[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Gasweiche der eingangs genannten Art mit geringerem Sperrluftbedarf zu realisieren.The object of the invention is to realize an improved gas switch of the type mentioned with less air blocking requirement.
[0011] Erfindungsgemäß geling dies durch eine Gasweiche mit dem Merkmal des Anspruchs 1.According to the invention, this is achieved by a gas switch with the feature of claim 1.
[0012] Bei der Gasweiche gemäß der Erfindung sind die die Austrittsöffnungen umgebenden Dichtsitzrahmen mit einer Vielzahl von, vom die Austrittsöffnung begrenzenden Innenrand des Dichtsitzrahmens ausgehenden, entlang des Innenrandes beabstandeten Schlitzen versehen.In the gas switch according to the invention, the sealing openings surrounding the outlet openings are provided with a plurality of, from the outlet opening delimiting the inner edge of the sealing seat frame outgoing, spaced along the inner edge slots.
[0013] Durch diese Schlitze, die also zum Innenrand des Dichtsitzrahmens hin offen sind, kann ein Verzug des Dichtsitzrahmens aufgrund der thermischen Belastung im Betrieb verhindert oder zumindest gering gehalten werden, wodurch auch eine Reduktion von Leckagen erreicht werden kann.Through these slots, which are thus open to the inner edge of the sealing seat frame, a delay of the sealing seat frame due to the thermal load during operation can be prevented or at least kept low, whereby a reduction of leakage can be achieved.
[0014] In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kann der Dichtsitzrahmen materialeinstückig ausgebildet sein, sodass ein jeweiliger Dichtsitzrahmen also nicht aus mehreren stoffschlüssig oder durch Verbindungsmittel verbundenen Teilen besteht. Insbesondere ist ein jeweiliger Dichtsitzrahmen hierbei ein aus einem einzigen Blech herausgetrenntes Bauteil. In anderen möglichen Ausführungbeispielen sind die Dichtsitzrahmen aus Blechstreifen hergestellt, die starr miteinander verbunden sind, beispielsweise stoffschlüssig (insbesondere durch Verschweißen) oder durch mechanische Verbindungsmittel (insbesondere durch Verschraubungen).In one possible embodiment of the invention, the sealing seat frame may be formed materialeinstückig, so that a respective sealing seat frame thus does not consist of several cohesively or by connecting means connected parts. In particular, a respective sealing seat frame is a component separated from a single sheet. In other possible embodiments, the sealing seat frames are made of sheet metal strips which are rigidly connected to each other, for example cohesively (in particular by welding) or by mechanical connection means (in particular by screwing).
[0015] Bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung sehen vor, dass der die Austrittsöffnung begrenzende Innenrand des Dichtsitzrahmens, abgesehen von den dort angeordneten Schlitzen, und der Außenrand des Dichtsitzrahmens zumindest im Wesentlichen rechteckig ausgeführt sind. Günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn jeder der zwischen den Ecken des Dichtsitzrahmens geradlinig verlaufenden Schenkel des Dichtsitzrahmens mit vom Innenrand des Dichtsitzrahmens ausgehenden, entlang des Innenrandes beabstandeten, vorzugsweise parallel zu einander liegenden, Schlitzen versehen ist.Preferred embodiments of the invention provide that the outlet opening limiting inner edge of the sealing seat frame, apart from the slots arranged there, and the outer edge of the sealing seat frame are at least substantially rectangular. It is favorable in this context if each of the rectilinear between the corners of the sealing seat frame leg of the sealing seat frame is provided with extending from the inner edge of the sealing seat frame, spaced along the inner edge, preferably parallel to each other, slits.
[0016] Vorzugsweise liegen die Schlitze, bezogen auf die Richtung ihrer Längserstreckung, zumindest abseits von Ecken des Innenrandes des Dichtsitzrahmens, orthogonal zum Innenrand des Dichtsitzrahmens. Vorteilhafterweise sind die Schlitze zumindest abseits von Ecken gleichmäßig über den Innenrand verteilt.Preferably, the slots are, relative to the direction of their longitudinal extent, at least away from corners of the inner edge of the sealing seat frame, orthogonal to the inner edge of the sealing seat frame. Advantageously, the slots are evenly distributed over the inner edge at least off the corners.
[0017] Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, dass die Lamellendichtung am Dichtsitzrahmen befestigt ist. Die Dichtflächen zur Anlage der Lamellendichtungen in den beiden Schließstellungen sind also an der Klappe vorgesehen. Insbesondere in Anwendungsbereichen, in denen eine Regelung des Gasstromes erfolgt, ist somit sichergestellt, dass die mechanische und thermische Belastung auf die Lamellendichtung möglichst gering ist. Es ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, möglichst keine hervorstehenden Bauteile an der Klappe anzubringen, um Verwirbelungen und Strömungsabrisse des Gasstromes zu vermeiden.An advantageous embodiment of the invention provides that the lamellar seal is attached to the sealing seat frame. The sealing surfaces for installation of the plate seals in the two closed positions are therefore provided on the flap. In particular, in application areas in which a regulation of the gas flow takes place, it is thus ensured that the mechanical and thermal load on the lamellar seal is as low as possible. It is advantageous in this context to attach as possible no protruding components on the flap to avoid turbulence and stalls of the gas stream.
[0018] Die Lamellendichtung weist günstigerweise, wie an sich bekannt, mehrere sich jeweils überlappende Dichtlamellensegmente und zumindest eine Klemmleiste zur Befestigung der Dichtlamellensegmente am Dichtsitzrahmen auf. Bei den Dichtlamellensegmenten kann es sich um an und für sich im Stand der Technik bekannte Edelstahllamellensegmente handeln, die durch sogenannte Stützlamellen versteift werden.Advantageously, as is known, the lamellar seal has a plurality of overlapping sealing lamella segments and at least one clamping strip for fastening the sealing lamella segments to the sealing seat frame. The sealing lamella segments may be stainless steel lamella segments known per se in the state of the art, which are stiffened by so-called support lamellae.
[0019] Der Dichtsitzrahmen ist mit dem Gehäuse an mehreren Verbindungsstellen verbunden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Dichtsitzrahmen mit dem Gehäuse über nur eine Verbindungsstelle verbunden ist, die spielfrei bezogen auf die Ebene des Dichtsitzrahmens ausgeführt ist. Zumindest ein Teil der Verbindungsstellen weist zur Aufnahme einer Wärmeausdehnung des Dichtsitzrahmens ein Spiel in alle Richtungen auf, die parallel zu einer Ebene liegen, in welcher zumindest ein an die Austrittsöffnung anschließender Teil des Dichtsitzrahmens liegt. Günstigerweise ist der Dichtsitzrahmen mit dem Gehäuse an zumindest einer Verbindungsstelle verbunden, bei der ein Spiel in zwei gegenüberliegenden, parallel zur zuvor genannten Ebene liegenden Richtungen zur Aufnahme einer Wärmeausdehnung des Dichtsitzrahmens vorliegt. Entscheidend für die Bemessung des zuvor genannten Spieles ist dabei der thermische Ausdehnungskoeffizient des verwendeten Materials bzw. die Abmessungen des Dichtsitzrahmens und der Temperaturunterschied zwischen Umgebungstemperatur und Betriebstemperatur.The sealing seat frame is connected to the housing at a plurality of connection points. According to the invention it is provided that the sealing seat frame is connected to the housing via only one connection point, which is executed without play relative to the plane of the sealing seat frame. At least a part of the connection points has to accommodate a thermal expansion of the sealing seat frame a game in all directions, which lie parallel to a plane in which at least one adjoining the outlet opening part of the sealing seat frame. Conveniently, the sealing seat frame is connected to the housing at at least one connection point, in which there is play in two opposite directions lying parallel to the aforementioned plane for accommodating a thermal expansion of the sealing seat frame. Decisive for the design of the aforementioned game is the coefficient of thermal expansion of the material used or the dimensions of the sealing seat frame and the temperature difference between ambient temperature and operating temperature.
[0020] Vorzugsweise liegen die Verbindungsstellen, welche ein Spiel in die gleichen zwei gegenüberliegenden Richtungen aufweisen, auf einer gemeinsamen Geraden, welche auch durch die spielfrei ausgeführte Verbindungsstelle verläuft.Preferably, the connection points, which have a game in the same two opposite directions, on a common line, which also runs through the play-free joint.
[0021] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an einer jeweiligen Verbindungsstelle zwischen dem Dichtsitzrahmen und einem Befestigungsteil des Gehäuses, mit dem der Dichtsitzrahmen verbunden ist, mindestens ein thermisches Isolationselement zur thermischen Trennung des Gehäuses vom Dichtsitzrahmen angeordnet ist. Die Isolationselemente dienen insbesondere dazu, die Oberflächentemperatur des Gehäuses in Bezug auf den durch die Gasweiche durchströmenden Gasstrom niedrig zu halten. Bei den Isolationselementen kann es sich beispielsweise um im Stand der Technik an sich bekannte Keramikbauteile handeln.A preferred embodiment of the invention provides that at a respective connection point between the sealing seat frame and a fastening part of the housing, with which the sealing seat frame is connected, at least one thermal insulation element for thermal separation of the housing from the sealing seat frame is arranged. The insulation elements are used in particular to keep the surface temperature of the housing in relation to the gas flow flowing through the gas flow low. The insulation elements may, for example, be ceramic components known per se in the prior art.
[0022] Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Ausgestaltungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: [0023] Fig. 1 eine Übersichtsskizze eines möglichen Einbauortes einer erfindungsgemäßenFurther features and details of preferred embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. 1 shows an overview of a possible installation location of a device according to the invention
Gasweiche in einer Abgasleitung einer Gasturbine; [0024] Fig. 2 eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gasweiche, die Klappe in einer Zwischenstellung; [0025] Fig. 3 Ansicht A gemäß Fig. 2; [0026] Fig. 4 den Schnitt B-B gemäß Fig. 3; [0027] Fig. 5 einen Schnitt entsprechend Fig. 4 mit der Klappe in der zweiten Schließstellung; [0028] Fig. 6 das Detail C aus Fig. 5; [0029] Fig. 7 eine isometrische Darstellung des Dichtsitzrahmens und der daran angebrach ten Befestigungsleiste, Sperrluftverteiler und Lamellendichtung; [0030] Fig. 8 das Detail D aus Fig. 7; [0031] Fig. 9 eine Darstellung entsprechend Fig. 7, aber ohne die Lamellendichtung; [0032] Fig. 10 eine Ansicht des Dichtsitzrahmens mit daran angebrachter Befestigungsleiste und Sperrluftverteiler gemäß Fig. 9; [0033] Fig. 11 das Detail F aus Fig. 10; [0034] Fig. 12 eine isometrische Darstellung des Dichtsitzrahmens mit daran angebrachterGas switch in an exhaust pipe of a gas turbine; Fig. 2 is an isometric view of a gas diverter according to the invention, the flap in an intermediate position; Fig. 3 view A of FIG. 2; FIG. 4 shows the section B-B according to FIG. 3; FIG. FIG. 5 shows a section corresponding to FIG. 4 with the flap in the second closed position; FIG. Fig. 6 shows detail C of Fig. 5; Fig. 7 is an isometric view of the sealing seat frame and attached thereto fastenings, sealing air distributor and plate seal; FIG. 8 shows detail D from FIG. 7; FIG. 9 shows a representation corresponding to FIG. 7, but without the lamellar seal; Fig. 10 is a view of the sealing seat frame attached thereto mounting strip and sealing air distributor of FIG. 9; Fig. 11 shows the detail F of Fig. 10; Fig. 12 is an isometric view of the sealing seat frame with attached thereto
Befestigungsleiste und Sperrluftverteiler aus einer gegenüber Fig. 9 unterschiedlichen Blickrichtung; [0035] Fig. 13 den Schnitt E-E gemäß Fig. 7 und [0036] Fig. 14 das Detail G aus Fig. 4.Fixing strip and air manifold from a comparison with Figure 9 different viewing direction. 13 shows the section E-E according to FIG. 7, and [0036] FIG. 14 shows the detail G from FIG. 4.
[0037] Die Fig. 1 zeigt eine Übersichtsskizze mit dem Einbauort einer erfindungsgemäßen Gasweiche 1 in einer Abgasleitung einer Gasturbine. Mit Hilfe der Klappe 10 der Gasweiche 1 ist es möglich, den Gasstrom einer Gasturbine mit der bezogen auf die Gasweiche 1 bezeichne-ten Einströmrichtung 6, je nach Stellung der Klappe 10, in eine erste Ausströmrichtung 7 und/oder eine zweite Ausströmrichtung 8 überzuführen. Stromaufwärts der Einströmrichtung 6 befindet sich die Gasturbine, die der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie dient. In Fig. 1 sind außerdem mögliche Einbaulagen für Schalldämpfer 5 ersichtlich. Stromabwärts an die erste Ausströmrichtung 7 befindet sich in der Regel der Abgaskamin eines Gaskraftwerkes und stromabwärts an die zweite Ausströmrichtung 8 kann sich ein Abhitzekessel zur Erzeugung von Wasserdampf befinden. Da Gaskraftwerke prinzipbedingt hohe Abgastemperaturen aufweisen, dienen der Abhitzekessel und die mit dem im Abhitzekessel erzeugten Dampf betriebenen Dampfturbinen wesentlich der Wirkungsgradsteigerung der Gesamtanlage. Wie bereits angedeutet, kann die Klappe 10 auch zur gezielten Regelung der Gasstrommenge die die Gasweiche 1 in die erste Ausströmrichtung 7 bzw. in die zweite Ausströmrichtung 8 verlässt, verwendet werden.Fig. 1 shows an outline sketch with the installation location of a gas switch 1 according to the invention in an exhaust pipe of a gas turbine. With the help of the flap 10 of the gas switch 1, it is possible to convert the gas flow of a gas turbine with the reference to the gas switch 1 denoted th inflow 6, depending on the position of the flap 10, in a first outflow direction 7 and / or a second outflow 8. Upstream of the inflow direction 6 is the gas turbine, which serves to convert chemical energy into electrical energy. In Fig. 1 also possible mounting positions for muffler 5 can be seen. Downstream of the first outflow direction 7 is usually the exhaust stack of a gas power plant and downstream of the second outflow 8 may be a waste heat boiler for generating water vapor. Since gas-fired power plants inherently have high exhaust-gas temperatures, the waste-heat boiler and the steam-driven steam turbines used in the waste-heat boiler essentially serve to increase the efficiency of the overall plant. As already indicated, the flap 10 can also be used for targeted regulation of the amount of gas flow which leaves the gas switch 1 in the first outflow direction 7 or in the second outflow direction 8.
[0038] Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gasweiche ist in den Fig. 2 bis 12 dargestellt. Die Gasweiche 1 umfasst eine Eintrittsöffnung 2 zum Eintritt des Gasstroms in die Einströmrichtung 6, eine erste Austrittsöffnung 3 zum Austritt des Gasstromes in die erste Ausströmrichtung 7 und eine zweite Austrittsöffnung 4 zum Austritt des Gasstromes in die zweite Ausströmrichtung 8. Die Klappe 10 der Gasweiche ist zwischen einer ersten und zweiten Schließstellung verstellbar und verschließt in der ersten Schließstellung die erste Austrittsöffnung 3 und in der zweiten Schließstellung die zweite Austrittsöffnung 4.An embodiment of a gas switch according to the invention is shown in FIGS. 2 to 12. The gas switch 1 comprises an inlet opening 2 for entry of the gas flow in the inflow direction 6, a first outlet opening 3 for exit of the gas flow in the first outflow direction 7 and a second outlet opening 4 for exit of the gas flow in the second outflow 8. The flap 10 of the gas switch is adjustable between a first and second closed position and closes the first outlet opening 3 in the first closed position and the second outlet opening 4 in the second closed position.
[0039] Die Gasweiche 1 weist ein Gehäuse 17 mit einem Innenraum auf, in dem die Klappe 10 angeordnet ist. Die Klappe 10 ist mit dem Gehäuse 17 zur Verstellung der Klappe 10 zwischen ihrer ersten und zweiten Schließstellung verschwenkbar verbunden.The gas switch 1 has a housing 17 with an interior, in which the flap 10 is arranged. The flap 10 is pivotally connected to the housing 17 for adjusting the flap 10 between its first and second closed position.
[0040] Dazu ist die Klappe 10 mit einer Welle 12 verdrehfest verbunden, welche in am Gehäuse 17 vorgesehenen Lagerstellen 13 drehbar gelagert ist. Eine Verdrehung der Welle 12 gegenüber dem Gehäuse 17 führt zu einem Verschwenken der Klappe 10.For this purpose, the flap 10 is rotationally connected to a shaft 12 which is rotatably mounted in the housing 17 provided for bearing points 13. A rotation of the shaft 12 relative to the housing 17 leads to a pivoting of the flap 10th
[0041] I m Ausführungsbeispiel wird die Welle 12 über einen Hebelmechanismus betätigt. Dazu ist in den beiden Endbereichen der Welle 12 jeweils ein Hebel 51 verdrehfest angebracht. An den Hebeln 51 ist jeweils ein Gegengewicht angebracht, der das Gewicht der Klappe 10 zumindest zum Teil ausgleicht. Das Verschwenken eines der beiden Hebel 51 erfolgt über die zwei Verbindungsstangen 52, welche mit einem Antriebshebel 55 verbunden sind. Dieser Antriebshebel 55 wird von einem an das Getriebe 53 angeflanschten Antrieb 54 betätigt. Eine Verdrehung des Antriebshebels 55 gegenüber dem Gehäuse 17 führt somit durch die Kopplung des Hebels 51 mittels der Verbindungsstangen 52 zu einem Verschwenken der Klappe 10.In the exemplary embodiment, the shaft 12 is actuated via a lever mechanism. For this purpose, in each case a lever 51 is mounted rotationally fixed in the two end regions of the shaft 12. On the levers 51, a counterweight is mounted in each case, which at least partially compensates for the weight of the flap 10. The pivoting of one of the two levers 51 via the two connecting rods 52, which are connected to a drive lever 55. This drive lever 55 is actuated by a flanged to the gear 53 drive 54. A rotation of the drive lever 55 relative to the housing 17 thus leads by the coupling of the lever 51 by means of the connecting rods 52 to a pivoting of the flap 10th
[0042] Der Antrieb 54 ist im Ausführungsbeispiel elektromotorisch ausgebildet. Es ist aber auch möglich, einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb zu verwenden. Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass der Antrieb 54 zur Verstellung der Welle 12 gegenüber dem Gehäuse 17 auch auf gänzlich andere Art und Weise erfolgen kann. Es ist insbesondere auch möglich den Antrieb 54 und das Getriebe 53 direkt an der Welle 12 anzuordnen.The drive 54 is formed in the embodiment of an electric motor. But it is also possible to use a hydraulic or pneumatic drive. For completeness, it should be mentioned at this point that the drive 54 for adjusting the shaft 12 relative to the housing 17 can also be done in a completely different manner. In particular, it is also possible to arrange the drive 54 and the gearbox 53 directly on the shaft 12.
[0043] Auch ist es denkbar und möglich, an beiden Hebeln 51 jeweils Verbindungsstangen 52 und entsprechende Antriebe 54 anzuordnen. Es ist ebenfalls möglich, nur eine Verbindungsstange 52 oder mehr als zwei Verbindungsstrangen 52 je Antrieb 54 zu verwenden. Weiters ist es möglich, dass der nicht angetriebene Hebel 51 mit dem an ihm angebrachten Gegengewicht entfällt. Auch könnte stattdessen oder zusätzlich das am angetriebenen Hebel 51 angebrachte Gegengewicht entfallen.It is also conceivable and possible to arrange connecting rods 52 and corresponding drives 54 on both levers 51. It is also possible to use only one connecting bar 52 or more than two connecting bars 52 per drive 54. Furthermore, it is possible that the non-driven lever 51 is eliminated with the counterweight attached to it. Also, instead or in addition, the counterweight attached to the driven lever 51 could be omitted.
[0044] Das Gehäuse 17 weist im Ausführungsbeispiel eine innerhalb einer äußeren Gehäusewand angeordnete Innenauskleidung 15 auf, welche einen Innenraum des Gehäuses 17 begrenzt, wobei in einem Zwischenraum 16 zwischen der Innenauskleidung 15 und der äußeren Gehäusewand Isoliermaterial (nicht dargestellt) zur thermischen Trennung der äußeren Gehäusewand vom den Innenraum durchströmenden Gasstrom angeordnet ist. Eine solche thermische Isolierung wird aufgrund der hohen Abgastemperaturen des Gasstromes verwendet, um die Wärmeverluste möglichst gering zu halten. Insbesondere ist es dadurch möglich, die Temperatur der äußeren Gehäusewand auf ein Maß zu bringen, das keine Gefährdung für das sich unter Umständen außerhalb der Gasweiche 1 aufhaltende Betriebspersonal darstellt. Als Isoliermaterial kann Mineralwolle, wie Basaltwolle oder Steinwolle, oder andere im Stand der Technik an und für sich bekannte Isolierstoffe eingesetzt werden. Der Aufbau der Innenauskleidung 15 bzw. des Isoliermaterials entspricht im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen der Ausführung der eingangs genannten DE 19 631 291 C2.The housing 17 has in the exemplary embodiment arranged inside an outer housing wall inner lining 15 which defines an interior of the housing 17, wherein in a gap 16 between the inner lining 15 and the outer housing wall insulating material (not shown) for the thermal separation of the outer Housing wall is arranged by the gas flowing through the interior of the gas stream. Such thermal insulation is used because of the high exhaust gas temperatures of the gas stream in order to keep the heat losses as low as possible. In particular, this makes it possible to bring the temperature of the outer housing wall to a level that does not pose a threat to the operating personnel who may be outside the gas diverter 1. Mineral wool, such as basalt wool or rock wool, or other insulating materials known per se in the prior art can be used as insulating material. The construction of the inner lining 15 or of the insulating material corresponds in the embodiment substantially to the embodiment of the aforementioned DE 19 631 291 C2.
[0045] Die Klappe 10 liegt in ihrer ersten Schließstellung am ersten Dichtsitz 20 (nicht gesondert dargestellt) und in einer zweiten Schließstellung am zweiten Dichtsitz 21 an, vgl. Fig. 5. Ein jeweiliger Dichtsitz 20, 21 weist einen die jeweilige Austrittsöffnung 3, 4 umgebenden und diese begrenzenden Dichtsitzrahmen 22 auf. Der Dichtsitzrahmen 22 umgibt die jeweilige Austrittsöffnung 3, 4 ringförmig und durchgehend.The flap 10 is in its first closed position on the first sealing seat 20 (not shown separately) and in a second closed position on the second sealing seat 21, see. FIG. 5. A respective sealing seat 20, 21 has a sealing seat frame 22 surrounding and limiting the respective outlet opening 3, 4. The sealing seat frame 22 surrounds the respective outlet opening 3, 4 annular and continuous.
[0046] Die Dichtsitzrahmen 22 sind jeweils am Gehäuse 17 festgelegt, wie weiter unten genauer erläutert wird. Die von den Dichtsitzrahmen 22 umgebenen Austrittsöffnungen 3, 4 setzen sich durch Öffnungen des Gehäuses 17 zur Außenseite des Gehäuses 17 hin fort. Des Weiteren weist das Gehäuse 17 die Eintrittsöffnung 2 auf.The sealing seat frames 22 are each fixed to the housing 17, as will be explained in more detail below. The surrounded by the sealing seat frame 22 outlet openings 3, 4 continue through openings of the housing 17 to the outside of the housing 17 toward. Furthermore, the housing 17 has the inlet opening 2.
[0047] I m Ausführungsbeispiel weist der jeweilige Dichtsitz 20, 21 eine am Dichtsitzrahmen 22 des jeweiligen Dichtsitzes 20, 21 befestigte Lamellendichtung 40 auf, die die jeweilige Austrittsöffnung 3, 4 ringförmig umgibt, und die Klappe 10 besitzt erste und zweite Dichtflächen 11a, 11b, die mit den Lamellendichtungen 40 des ersten und zweiten Dichtsitzes 20, 21 zusammen wirken.In the exemplary embodiment, the respective sealing seat 20, 21 has a lamellar seal 40 secured to the sealing seat frame 22 of the respective sealing seat 20, 21, which annularly surrounds the respective outlet opening 3, 4, and the flap 10 has first and second sealing surfaces 11a, 11b that cooperate with the louver seals 40 of the first and second seal seats 20, 21.
[0048] Das in Fig. 6 dargestellte Detail C der Fig. 5 zeigt das Anliegen der Klappe 10 am Dichtsitz 21. In der am jeweiligen Dichtsitz 20, 21 anliegenden jeweiligen Schließstellung der Klappe 10 wird zwischen der am Dichtsitzrahmen 22 angeordneten Lamellendichtung 40 und der zugehörigen Dichtfläche 11a, 11b der Klappe 10 ein die jeweilige Austrittsöffnung 3, 4 umgebender Sperrluftkanal 46 ausgebildet, dem ein Sperrluftstrom zugeführt wird.The illustrated in Fig. 6 detail C of FIG. 5 shows the concern of the flap 10 at the sealing seat 21. In the respective sealing seat 20, 21 respective closed position of the flap 10 is disposed between the seal seat frame 22 arranged on the laminated seal 40 and the associated sealing surface 11a, 11b of the flap 10, a respective outlet opening 3, 4 surrounding the sealing air channel 46 is formed, to which a blocking air flow is supplied.
[0049] Es ist aber auch denkbar und möglich, die Lamellendichtung 40 an der Klappe 10 und die Dichtfläche 11a, 11b am jeweiligen Dichtsitzrahmen 22 anzuordnen.However, it is also conceivable and possible to arrange the lamellar seal 40 on the flap 10 and the sealing surface 11a, 11b on the respective sealing seat frame 22.
[0050] Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass die Klappe 10 doppelt exzentrisch ver-schwenkbar gelagert ist, d.h. die jeweilige Schwenkachse liegt außerhalb des vom jeweiligen Dichtsitzrahmen 22 umgebenden Bereichs und außerhalb der Ebene in welcher die jeweilige Lamellendichtung 40 in der entsprechenden Schließstellung an der zugehörigen Dichtfläche 11a, 11b anliegt.For completeness, it is mentioned that the flap 10 is mounted double eccentrically pivotable, i. the respective pivot axis lies outside the area surrounding the respective sealing seat frame 22 and outside the plane in which the respective lamellar seal 40 rests against the associated sealing surface 11a, 11b in the corresponding closed position.
[0051] Aufgrund der großen Temperaturunterschiede des Gasstromes zwischen dem Kaltstart und der maximalen Abgastemperatur im Stationärbetrieb der Gasturbine, kommt es zu großen Wärmeausdehnungen aller unmittelbar im heißen Gasstrom angeordneten bzw. den Gasstrom begrenzenden Bauteile. Die Temperaturunterschiede von über 500° C und teilweise 600° C bedingen spezielle konstruktive Maßnahmen, um die Dichtigkeit der Abgasleitungen und auch der jeweiligen Dichtsitze 20, 21 zu gewährleisten. Die Lamellendichtung 40 entspricht im Wesentlichen der bereits aus dem Stand der Technik bekannten Lösung der eingangs genannten DE 40 16 606 C2. Die Lamellendichtung 40 weist eine Reihe von sich jeweils überlappenden Dichtlamellensegmenten 41, 44 und zumindest eine Klemmleiste 43 zur Befestigung der Dichtlamellensegmente 41,44 am Dichtsitzrahmen 22 auf. Die Dichtlamellensegmente 41,44 weisen jeweils zwei von einem Basissteg C-förmig abstehende Schenkel auf. Diese liegen in den Schließstellungen der Klappe 10 an der jeweiligen Dichtfläche 11a, 11b der Klappe 10 an. Insbesondere in Fig. 8 ist gut ersichtlich, dass die Dichtlamellensegmente 41, 44 überlappend bzw. ineinander verschachtelt am Dichtsitzrahmen 22 befestigt sind. Bei einer Wärmeausdehnung des Dichtsitzrahmens 22 können die Dichtlamellensegmente 41,44 aneinander abgleiten.Due to the large temperature differences of the gas flow between the cold start and the maximum exhaust gas temperature in stationary operation of the gas turbine, it comes to large thermal expansion of all arranged directly in the hot gas stream or the gas stream limiting components. The temperature differences of over 500 ° C and partially 600 ° C require special design measures to ensure the tightness of the exhaust pipes and the respective sealing seats 20, 21. The lamellar seal 40 essentially corresponds to the solution known from the prior art of the aforementioned DE 40 16 606 C2. The lamellar seal 40 has a series of overlapping sealing lamella segments 41, 44 and at least one clamping strip 43 for fastening the sealing lamella segments 41, 44 on the sealing seat frame 22. The sealing blade segments 41, 44 each have two legs projecting from a base web C-shaped. These are in the closed positions of the flap 10 on the respective sealing surface 11a, 11b of the flap 10 at. In particular, in Fig. 8 is clearly seen that the sealing blade segments 41, 44 are overlapping or nested in the sealing seat frame 22 are attached. Upon thermal expansion of the sealing seat frame 22, the sealing lamella segments 41, 44 can slide off one another.
[0052] Zwischen den direkt am Dichtsitzrahmen 22 angebrachten Dichtlamellensegmenten 41 befinden sich zur Ermöglichung der Wärmeausdehnung des Dichtsitzrahmens 22 in ihrer Breite veränderliche Zwischenräume, die von einem sich jeweils über die Endabschnitte der benachbarten am Dichtsitzrahmen 22 anliegenden Dichtlamellensegmente 41 erstreckenden, weiteren Dichtlamellensegment 44 überdeckt werden, vgl. insbesondere Fig. 7. Die Dichtsitzlamellensegmente 44, welche die Spalte zwischen den am Dichtsitzrahmen 22 anliegenden Dichtlamellensegmenten 41 überbrücken und die Enden dieser Dichtlamellensegmente 41 überdecken, liegen in ihren Überlappungsbereichen mit den Dichtsitzlamellensegmenten 41 innerhalb des von den beiden Schenkeln und dem Basissteg des Dichtsitzlamellensegments 41 umgebenen Bereichs.Between the directly attached to the sealing seat frame 22 sealing slat segments 41 are to enable the thermal expansion of the sealing seat frame 22 in their width variable interstices, which are covered by a respectively over the end portions of the adjacent sealing seat frame 22 adjacent the sealing lamella segments 41 extending further sealing lamella segment 44 , see. in particular FIG. 7. The sealing louver segments 44, which bridge the gaps between the sealing lamella segments 41 resting on the sealing seat frame 22 and cover the ends of these lamella segments 41, lie in their overlapping areas with the sealing louver segments 41 within the area surrounded by the two legs and the base web of the sealing louver segment 41 range.
[0053] Wie in Fig. 7 ersichtlich, sind im Ausführungsbeispiel an jedem der Schenkel des Dichtsitzrahmens 22 drei jeweils an diesem Dichtsitzrahmen 22 direkt anliegende Dichtsitzlamellensegmente 41 befestigt. Die Anzahl der Dichtlamellensegmente 41, sowie deren Länge und die Zwischenräume zwischen den Dichtlamellensegmenten 41 ist von den zu erwartenden Temperaturunterschieden und den Abmessungen des Dichtsitzrahmens 22 abhängig und entsprechend den jeweiligen Anforderungen anzupassen. Die beiden randseitigen Dichtlamellensegmente 41 erstrecken sich durchgehend über den Eckbereich zwischen zwei Schenkeln des Dichtsitzrahmens 22.As can be seen in FIG. 7, in the exemplary embodiment 22 three sealing seat lamella segments 41 directly adjoining this sealing seat frame 22 are fastened to each of the legs of the sealing seat frame 22. The number of sealing lamella segments 41, as well as their length and the spaces between the sealing lamella segments 41 is dependent on the expected temperature differences and the dimensions of the sealing seat frame 22 and adapted according to the respective requirements. The two edge-side sealing blade segments 41 extend continuously over the corner region between two legs of the sealing seat frame 22.
[0054] Wie bereits erwähnt, wird der von den Dichtsitzlamellensegmenten 41,44 und der Dichtfläche 11 der Klappe 10 gebildete Sperrluftkanal 46 mit Sperrluft beaufschlagt, die dem Dichtsitzrahmen 22 mittels des Sperrlufteinlasses 19 zuführbar ist. Die Zufuhr zum Sperrlufteinlass 19 erfolgt mittels einer Sperrluftversorgungsleitung 18, vgl. Fig. 2.As already mentioned, the sealing air channel 46 formed by the sealing seat lamella segments 41, 44 and the sealing surface 11 of the flap 10 is subjected to blocking air which can be supplied to the sealing seat frame 22 by means of the blocking air inlet 19. The supply to the blocking air inlet 19 by means of a sealing air supply line 18, see. Fig. 2.
[0055] Sowohl der Dichtsitzrahmen 22, als auch ein Teil der Dichtlamellensegmente 41, 44 bzw. die Klemmleiste 43 weisen Sperrluftbohrungen 28 auf, die den Durchtritt von Sperrluft von einem Sperrluftverteiler 29 in den Sperrluftkanal 46 ermöglichen. Der Sperrluftverteiler 29 ist an der der Lamellendichtung 40 gegenüberliegenden Seite des Dichtsitzrahmens 22 angeordnet, vgl. Fig. 12.Both the sealing seat frame 22, as well as a portion of the sealing blade segments 41, 44 and the terminal block 43 have sealing air holes 28, which allow the passage of sealing air from a sealing air distributor 29 in the sealing air channel 46. The sealing air distributor 29 is arranged on the side of the sealing seat frame 22 opposite the lamellar seal 40, cf. Fig. 12.
[0056] Die Sperrluft besitzt einen gegenüber dem Gasstrom ausgebildeten Überdruck, um den Durchtritt von Abgas durch die konstruktionsbedingten Spalte der Lamellendichtung 40 beim Anliegen der Lamellendichtung 40 an der Dichtfläche 11 zu unterbinden und verhindert damit den Durchtritt von Abgasen der Gasturbine durch die jeweils verschlossene Austrittsöffnung 3, 4. Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass die Versorgung mit Sperrluft erst bei Anliegen der Klappe 10 am jeweiligen Dichtsitz 20, 21 aktiviert wird.The sealing air has a gas pressure over the gas flow formed to prevent the passage of exhaust gas through the design-related gap of the lamellar seal 40 when applying the lamellar seal 40 to the sealing surface 11 and thus prevents the passage of exhaust gases of the gas turbine through the respective closed outlet opening 3, 4. For the sake of completeness, it is mentioned that the supply of sealing air is activated only when the flap 10 is in contact with the respective sealing seat 20, 21.
[0057] Die Dichtlamellensegmente 41 werden von Stützlamellen 42 gestützt, welche die elastische Rückfederung der Dichtlamellensegmente 41 erhöhen. Dadurch liegen die Dichtlamellensegmente 41 satt an der Dichtfläche 11 der Klappe 10 an.The sealing blade segments 41 are supported by supporting blades 42, which increase the elastic resilience of the sealing blade segments 41. As a result, the sealing lamella segments 41 fit snugly against the sealing surface 11 of the flap 10.
[0058] E in gewisser Teil der Sperrluft kann über die Zwischenräume zwischen den sich überlappenden Dichtlamellensegmenten 41 entweichen. Dies verhindert, wie schon erwähnt, den Durchtritt von Abgas durch die Dichtsitze 20 und 21. Die Dichtlamellensegmente 41, 44, die Stützlamellen 42 und die Klemmleiste 43, sowie der Dichtsitzrahmen 22 sind von den Schrauben 45 durchsetzt und miteinander verschraubt.E in some of the sealing air can escape through the spaces between the overlapping sealing blade segments 41. This prevents, as already mentioned, the passage of exhaust gas through the sealing seats 20 and 21. The sealing blade segments 41, 44, the support plates 42 and the terminal block 43, and the sealing seat frame 22 are penetrated by the screws 45 and screwed together.
[0059] Wie unter anderem aus Fig. 9 ersichtlich ist der Dichtsitzrahmen 22 mit einer Vielzahl von, vom die Austrittsöffnung 3, 4 begrenzenden Innenrand 38 des Dichtsitzrahmens 22 ausgehenden, entlang des Innenrandes 38 beabstandeten Schlitzen 23 versehen. Die Schlitze 23 erstrecken sich vom Innenrand 38 in Richtung zum Außenrand 39 des Dichtsitzrahmens 22 über einen Teil der Ausdehnung des Dichtsitzrahmens 22, vorzugsweise über zumindest 10% und höchstens 50% der Ausdehnung zwischen seinem Innenrand 38 und seinem Außenrand 39, wobei sie über ihre Erstreckung das Material des Dichtsitzrahmens 22 vollständig durchsetzen. In anderen Worten durchsetzen die Schlitze 23 das den Dichtsitzrahmen 22 bildende Blech in seiner kompletten Materialstärke bzw. Blechdicke.As can be seen, inter alia, from FIG. 9, the sealing seat frame 22 is provided with a multiplicity of slots 23 extending along the inner edge 38 and extending from the outlet opening 3, 4 delimiting the inner edge 38 of the sealing seat frame 22. The slots 23 extend from the inner edge 38 towards the outer edge 39 of the sealing seat frame 22 over part of the expansion of the sealing seat frame 22, preferably over at least 10% and at most 50% of the extent between its inner edge 38 and its outer edge 39, over its extension completely enforce the material of the sealing seat frame 22. In other words, the slots 23 enforce the sheet forming the sealing seat frame 22 in its complete material thickness or sheet thickness.
[0060] Am Dichtsitzrahmen 22 ist im Ausführungsbeispiel eine Befestigungsleiste 47 zur Befestigung von Teilen der Innenauskleidung 15 angeschweißt.On sealing seat frame 22, a fastening strip 47 is welded to fasten parts of the inner lining 15 in the embodiment.
[0061] Zur Ausbildung des Dichtsitzrahmens 22 wird im Ausführungsbeispiel ein rahmenförmiges, d.h. eine zentrale Öffnung umfangsgeschlossen umgebendes Grundteil (= in Form eines geschlossenen Rings), in seiner Gesamtheit aus einer einzigen Blechtafel herausgetrennt. Der Dichtsitzrahmen 22 ist somit einstückig bzw. materialeinteilig ausgeführt. In anderen Ausführungsbeispielen wird der Dichtsitzrahmen 22 aus Blechstreifen hergestellt, die starr untereinander verbunden werden.To form the sealing seat frame 22, in the embodiment, a frame-shaped, i. a central opening circumferentially closed surrounding base (= in the form of a closed ring), separated in its entirety from a single metal sheet. The sealing seat frame 22 is thus made in one piece or in one piece material. In other embodiments, the sealing seat frame 22 is made of sheet metal strips which are rigidly interconnected.
[0062] Der fertiggestellte Dichtsitzrahmen 22 umgibt also die zentrale Öffnung umfangsgeschlossen und weist keine gegeneinander verschiebbaren Segmente auf.The completed sealing seat frame 22 thus surrounds the central opening circumferentially closed and has no mutually displaceable segments.
[0063] Der fertiggestellte Dichtsitzrahmen 22 weist zumindest einen ebenen Teil auf, an welchem die Lamellendichtung 40 angebracht wird. Auch weist der Dichtsitzrahmen 22 im Weiteren einen abgekanteten Randbereich eines seiner Schenkel auf. In Abhängigkeit von der Geometrie des Gehäuses 17 könnte dieser auch entfallen oder weitere abgekantete Randbereiche könnten vorhanden sein.The finished sealing seat frame 22 has at least one planar part on which the plate seal 40 is attached. Also, the sealing seat frame 22 further includes a folded edge portion of one of its legs. Depending on the geometry of the housing 17 this could also be omitted or more bevelled edge regions could be present.
[0064] Der Dichtsitzrahmen 22 ist zumindest in einem an die Austrittsöffnung 3, 4 anschließenden und die Austrittsöffnung 3, 4 umgebenden Bereich eben ausgebildet. Genauer gesagt, liegen die Vorder- und Rückseite des Dichtsitzrahmens 22 zumindest in einem an die Austrittsöffnung 3, 4 anschließenden Bereich des Dichtsitzrahmens 22, jeweils durchgehend in einer Ebene. Die Mittelebene zwischen diesen Ebenen wird im Folgenden als Ebene des Dichtsitzrahmens 22 bezeichnet. Dies steht im Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten, schindelartig und aus sich überlappenden Teilen aufgebauten, mehrteiligen Dichtsitzrahmenkonstruktionen.The sealing seat frame 22 is formed flat at least in an area adjoining the outlet opening 3, 4 and surrounding the outlet opening 3, 4. More precisely, the front and rear sides of the sealing seat frame 22 lie, at least in a region of the sealing seat frame 22 adjoining the outlet opening 3, 4, in each case continuously in one plane. The median plane between these planes is referred to below as the plane of the sealing seat frame 22. This is in contrast to the known in the art, shingled and constructed of overlapping parts, multi-part sealing seat frame constructions.
[0065] Zumindest ist der Dichtsitzrahmen 22 über den Bereich, in dem die Schlitze 23 liegen, eben ausgebildet.At least the sealing seat frame 22 is planar over the area in which the slots 23 lie.
[0066] Der Dichtsitzrahmen 22 besteht aus Metall, vorzugsweise Stahl. Insbesondere warmfeste Stähle sind für diesen Einsatzbereich bekannt.The sealing seat frame 22 is made of metal, preferably steel. In particular, heat-resistant steels are known for this application.
[0067] Der Dichtsitzrahmen 22 weist Bohrungen 27 auf, die im verschraubten Zustand von Schrauben 45 durchsetzt werden und der Befestigung der Lamellendichtung 40 dienen. Die Bohrungen 27 sind zwischen den Schlitzen 23 angeordnet. Auch die erwähnten Sperrluftbohrungen 28 zur Zufuhr von Sperrluft in den durch die Dichtfläche 11 und die Lamellendichtung 40 ausgebildeten Sperrluftkanal 46 sind vorzugsweise zwischen den Schlitzen 23 angeordnet.The sealing seat frame 22 has holes 27 which are traversed in the screwed state of screws 45 and the attachment of the plate seal 40 are used. The holes 27 are arranged between the slots 23. The above-mentioned sealing air holes 28 for supplying blocking air into the sealing air channel 46 formed by the sealing surface 11 and the lamellar seal 40 are preferably arranged between the slots 23.
[0068] Die Schlitze 23 stehen zumindest abseits von Ecken des Innenrandes 38 des Dichtsitzrahmens 22 vorzugsweise orthogonal zum Innenrand 38 des Dichtsitzrahmens 22. Aufgrund der rechteckigen Ausführung des Innenrandes 38 des Dichtsitzrahmens 22 im Ausführungsbeispiel, sind die Schlitze 23 zumindest abseits von Ecken des Innenrandes 38 entlang eines jeweiligen Schenkels des Dichtsitzrahmens 22, parallel zueinander angeordnet.The slots 23 are at least apart from corners of the inner edge 38 of the sealing seat frame 22 preferably orthogonal to the inner edge 38 of the sealing seat frame 22. Due to the rectangular design of the inner edge 38 of the sealing seat frame 22 in the embodiment, the slots 23 are at least away from corners of the inner edge 38th along a respective leg of the sealing seat frame 22, arranged parallel to each other.
[0069] Grundsätzlich ist vorgesehen, dass die Abmessungen der Schlitze 23 in Abhängigkeit von der zu erwartenden Temperaturbelastung ausgelegt werden. Günstig ist es dabei, wenn die Schlitze 23 eine Breite b (vgl. Fig. 11) von zumindest 5 mm, vorzugsweise von zumindest 10 mm aufweisen. Maximal beträgt die Breite b vorzugsweise höchstens 20 mm. Der Abstand a zweier benachbarter Schlitze 23, gemessen orthogonal zur Längserstreckung der Schlitze 23, liegt vorteilhafterweise im Bereich von 50 mm bis 200 mm. Vorzugsweise weisen die Schlitze 23 eine Länge L in Längserstreckung der Schlitze gesehen, ausgehend vom die Austrittsöffnung 3, 4 begrenzenden Innenrand 38 des jeweiligen Dichtsitzrahmens 22 bis zu ihrem von der Austrittsöffnung 3, 4 abgelegenen Ende, von zumindest 30 mm, vorzugsweise von zumindest 60 mm auf. Maximal beträgt die Länge L der Schlitze vorzugsweise 150 mm.In principle, it is provided that the dimensions of the slots 23 are designed as a function of the expected temperature load. It is advantageous if the slots 23 have a width b (see Fig. 11) of at least 5 mm, preferably of at least 10 mm. At most, the width b is preferably at most 20 mm. The distance a of two adjacent slots 23, measured orthogonal to the longitudinal extension of the slots 23, is advantageously in the range of 50 mm to 200 mm. Preferably, the slots 23 have a length L seen in the longitudinal extent of the slots, starting from the outlet opening 3, 4 bounding inner edge 38 of the respective sealing seat frame 22 to its end remote from the outlet opening 3, 4 end of at least 30 mm, preferably of at least 60 mm on. At most, the length L of the slots is preferably 150 mm.
[0070] Durch die beschriebene Anordnung und Ausbildung der Schlitze 23 ist es möglich, den Verzug des Dichtsitzrahmens 22 über den gesamten Temperaturbereich gering zu halten, um den Sperrluftbedarf und damit den Energieeinsatz zur Erzeugung von Sperrluft zu minimieren. Insbesondere wird der Durchtritt von der Umgebungsluft entnommener und damit gegenüber dem Gasstrom gesehen kalter Sperrluft über vorhandene Spalte gering gehalten und somit ein hoher Wirkungsgrad der Gesamtanlage erreicht.By the described arrangement and design of the slots 23, it is possible to keep the delay of the sealing seat frame 22 over the entire temperature range low in order to minimize the blocking air requirement and thus the energy input for generating sealing air. In particular, the passage of the ambient air removed and thus seen against the gas flow cold sealing air is kept low over existing gaps and thus achieved a high efficiency of the entire system.
[0071] Die Länge L der Schlitze 23 beträgt vorteilhafterweise zwischen 10% und 50%, der bezogen auf die Draufsicht auf den Dichtsitzrahmen 22 zwischen dem Innenrand 38 und dem von der Austrittsöffnung 3, 4 abgelegenen Außenrand 39 des Dichtsitzrahmens 22 gemessenen Breite B des Dichtsitzrahmens 22, vgl. Fig. 10. Die Draufsicht bezieht sich in anderen Worten auf die Ansicht rechtwinklig zur Ebene des Dichtsitzrahmens 22.The length L of the slots 23 is advantageously between 10% and 50%, based on the plan view of the sealing seat frame 22 between the inner edge 38 and the outer edge 39 of the sealing seat frame 22 remote from the outlet opening 3, 4 measured width B of the sealing seat frame 22, cf. In other words, the plan view relates to the view at right angles to the plane of the sealing seat frame 22.
[0072] Im Einbauzustand werden die Schlitze 23 zumindest in Teilen ihrer Längserstreckung, welche an ihre dem Außenrand 39 des Dichtsitzrahmens 22 zugewandten Enden anschließen, vollständig von der Lamellendichtung 40 abgedeckt. In anderen Worten sind die Schlitze 23 zumindest in einem an ihr geschlossenes Ende anschließenden Bereich vollständig von der Lamellendichtung 40 abgedeckt, vgl. Fig. 8.In the installed state, the slits 23 are completely covered by the lamellar seal 40, at least in part of their longitudinal extent, which adjoin their ends facing the outer edge 39 of the sealing seat frame 22. In other words, the slits 23 are completely covered by the lamellar seal 40 at least in an area adjacent to their closed end, cf. Fig. 8.
[0073] Wegen der großen Temperaturunterschiede im Betrieb kommt es zu großen Wärmeausdehnungen des Dichtsitzrahmens 22, welche entsprechend aufgenommen werden müssen. Der Dichtsitzrahmen 22 ist mit dem Gehäuse 17 an mehreren Verbindungsstellen 24, 25 und 26 verbunden, wobei ein Teil der Verbindungsstellen 24 ein Spiel in allen Richtungen parallel zur Ebene des Dichtsitzrahmens 22 zur Aufnahme der Wärmeausdehnung des Dichtsitzrahmens 22 aufweist. An den Verbindungsstellen 24 weist der Dichtsitzrahmen 22 jeweils ein Rundloch auf.Because of the large temperature differences during operation, there are large thermal expansions of the sealing seat frame 22, which must be recorded accordingly. The sealing seat frame 22 is connected to the housing 17 at a plurality of connection points 24, 25 and 26, wherein a part of the connection points 24 has a play in all directions parallel to the plane of the sealing seat frame 22 for receiving the thermal expansion of the sealing seat frame 22. At the joints 24, the sealing seat frame 22 each have a round hole.
[0074] Um die Ausdehnungsrichtungen des Dichtsitzrahmens 22 festzulegen, ist der Dichtsitzrahmen 22 mit der Verbindungsstelle 26 mit dem Gehäuse 17 verbunden. Die Verbindungsstelle 26 wirkt dabei als Fixpunkt bzw. Referenzpunkt des Dichtsitzrahmens 22 und ist spielfrei in alle Richtungen bezogen auf die beschriebene Ebene des Dichtsitzrahmens 22 ausgeführt. Mit spielfrei ist insbesondere gemeint, dass abgesehen von den üblichen, bei Schraubverbindungen angewandten, gegenüber der das Durchgangsloch durchsetzenden Schraube in ihrem Durchmesser etwas größeren Bohrung, keine zusätzlichen Möglichkeiten zur Aufnahme von Wärmeausdehnungen des Dichtsitzrahmens 22 vorgesehen sind. Insbesondere soll spielfrei im vorliegenden Zusammenhang eine Möglichkeit zur Relativbewegung von weniger als 2mm bedeuten.In order to fix the expansion directions of the sealing seat frame 22, the sealing seat frame 22 is connected to the junction box 26 with the housing 17. The connection point 26 acts as a fixed point or reference point of the sealing seat frame 22 and is executed without play in all directions with respect to the described plane of the sealing seat frame 22. With backlash is meant in particular that apart from the usual, used in screw, compared to the through hole passing through screw in their diameter slightly larger bore, no additional possibilities for receiving thermal expansion of the sealing seat frame 22 are provided. In particular, free play in the present context means a possibility for relative movement of less than 2mm.
[0075] Der Dichtsitzrahmen 22 ist mit dem Gehäuse 17 auch über Verbindungsstellen 25 verbunden, welche ein Spiel nur in zwei gegenüberliegenden Richtungen parallel zur Ebene des Dichtsitzrahmens 22 zur Aufnahme einer Wärmeausdehnung des Dichtsitzrahmens 22 aufweist. An diesen weist der Dichtsitzrahmen 22 im Ausführungsbeispiel jeweils ein Langloch auf. Die in die gleichen beiden Richtungen ein Spiel aufweisenden Verbindungsstellen 25 liegen auf einer gemeinsamen Geraden, welche auch durch die spielfrei ausgeführte Verbindungsstelle 26 verläuft.The sealing seat frame 22 is also connected to the housing 17 via connecting points 25, which has a play only in two opposite directions parallel to the plane of the sealing seat frame 22 for receiving a thermal expansion of the sealing seat frame 22. At this, the sealing seat frame 22 in the embodiment in each case a slot. The connection points 25 having a clearance in the same two directions lie on a common straight line, which also extends through the connection point 26, which is designed without a play.
[0076] Entscheidend für die Bemessung des genannten Spieles in alle Richtungen oder in zwei Richtungen ist dabei der thermische Ausdehnungskoeffizient des verwendeten Materiales bzw. die Abmessungen des Dichtsitzrahmens 22 und der Temperaturunterschied zwischen Kaltstarttemperatur und Betriebstemperatur. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein in einer bestimmten Richtung vorgesehenes Spiel zumindest bei einem Teil der Verbindungsstellen 24, 25 zumindest 0,5% der Erstreckung der Austrittsöffnung 3, 4 in diese Richtung beträgt. Zumindest die am Weitesten von der Verbindungsstelle 26 entfernt gelegenen der Verbindungsstellen 24, 25 weisen ein solch großes Spiel auf.Decisive for the design of said game in all directions or in two directions is the coefficient of thermal expansion of the material used or the dimensions of the sealing seat frame 22 and the temperature difference between cold start temperature and operating temperature. It is preferably provided that a clearance provided in a certain direction amounts to at least 0.5% of the extent of the outlet opening 3, 4 in this direction, at least in the case of a part of the connection points 24, 25. At least the farthest from the junction 26 of the joints 24, 25 have such a great game on.
[0077] Das Gehäuse 17 weist Befestigungsteile 37 auf, vgl. Fig. 14. Dieser stellen an den Verbindungsstellen 24, 25, 26 Befestigungslöcher zur Aufnahme von als Schrauben ausgebildetenThe housing 17 has fastening parts 37, cf. Fig. 14. These provide at the connection points 24, 25, 26 mounting holes for receiving trained as a screw
Befestigungselementen 34 bereit. Die zusammengehörigen Löcher des Dichtsitzrahmens 22 und die Befestigungslöcher der Befestigungsteile 37 werden jeweils von einem Befestigungselement 34 durchsetzt. Die Löcher im Dichtsitzrahmen 22 und die Befestigungslöcher im Gehäuse 17 werden an den Verbindungsstellen 24, 25, und 26 mit Scheiben 33, welche die Verbindungsstellen 24, 25, 25 über den gesamten lokalen Ausdehnungsweg des Dichtsitzrahmens 22 überdecken, abgedeckt.Fasteners 34 ready. The associated holes of the sealing seat frame 22 and the mounting holes of the mounting members 37 are each penetrated by a fastener 34. The holes in the sealing seat frame 22 and the mounting holes in the housing 17 are covered at the joints 24, 25, and 26 with washers 33 covering the joints 24, 25, 25 over the entire local expansion path of the sealing seat frame 22.
[0078] Ein Isolationselement 36 wird zwischen dem Dichtsitzrahmen 22 und dem Befestigungsteil 37 des Gehäuses 17 in jeder der Verbindungsstellen 24, 25, 26 angeordnet, welches eine thermische Trennung zwischen dem dem Gasstrom ausgesetzten Dichtsitzrahmen 22 und dem Gehäuse 17 gewährleistet. Beim Isolationselement 36 handelt es sich um ein in diesem Fachgebiet gängiges Keramikbauteil. Das von der Schraube gebildete Befestigungselement 34 ist mit einer korrespondierenden Mutter 35 verbunden, welche die Verbindung zwischen dem Dichtsitzrahmen 22 und dem Befestigungsteil 37 des Gehäuses 17 sicherstellt.An insulating member 36 is disposed between the sealing seat frame 22 and the mounting portion 37 of the housing 17 in each of the connection points 24, 25, 26, which ensures a thermal separation between the gas flow exposed sealing seat frame 22 and the housing 17. The insulating element 36 is a ceramic component common in this field. The fastening element 34 formed by the screw is connected to a corresponding nut 35, which ensures the connection between the sealing seat frame 22 and the fastening part 37 of the housing 17.
[0079] In anderen Ausführungsbeispielen könnte der Dichtsitzrahmen 22 aus mehreren stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen, oder mechanisch, insbesondere durch Verschraubungen, miteinander verbundenen Teilen bestehen.In other embodiments, the sealing seat frame 22 may consist of several cohesively, in particular by welding, or mechanically, in particular by screwing, interconnected parts.
[0080] Mit der im Ausführungsbeispiel dargestellten Erfindung ist es möglich, den Sperrluftbedarf insgesamt um ca. 60% gegenüber dem Stand der Technik zu verringern. Dies führt über die Lebensdauer der Gasweiche 1 zu enormen Energieeinsparungen. Da sich die Sperrluft über die verbleibenden Spalte mit dem Gasstrom vermischt, ist auch der Wirkungsgrad der Gesamtanlage höher. Insbesondere führt die gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verminderte Sperrluftmenge auch zu einer geringeren Kühlung des Dichtsitzrahmens 22 und damit zu kleineren Temperaturdifferenzen in der Struktur des Dichtsitzrahmens 22. Dies reduziert die Verformungen des Dichtsitzrahmens 22 deutlich. Ein weiterer Effekt der reduzierten Sperrluftmenge ist die geringere Zufuhr von Sauerstoff, wodurch auch die bei den hohen Betriebstemperaturen auftretenden Verzunderungen der Lamellendichtung 40 bzw. der Dichtfläche 11 vermindert werden. LEGENDE ZU DEN HINWEISZIFFERN: 1 Gasweiche 26 Verbindungsstelle 2 Eintrittsöffnung 27 Bohrung 3 erste Austrittsöffnung 28 Sperrluftbohrung 4 zweite Austrittsöffnung 29 Sperrluftverteiler 5 Schalldämpfer 33 Scheibe 6 Einströmrichtung 34 Befestigungselement 7 erste Ausströmrichtung 35 Mutter 8 zweite Ausströmrichtung 36 Isolationselement 10 Klappe 37 Befestigungsteil 11 a erste Dichtfläche 38 Innenrand 11 b zweite Dichtfläche 39 Außenrand 12 Welle 40 Lamellendichtung 13 Lagerstelle 41 Dichtlamellensegment 15 Innenauskleidung 42 Stützlamelle 16 Isoliermaterial 43 Klemmleiste 17 Gehäuse 44 Dichtlamellensegment 18 Sperrluftversorgungsleitung 45 Schraube 19 Sperrlufteinlass 46 Sperrluftkanal 20 erster Dichtsitz 47 Befestigungsleiste 21 zweiter Dichtsitz 51 Hebel 22 Dichtsitzrahmen 52 Verbindungsstange 23 Schlitz 53 Getriebe 24 Verbindungsstelle 54 Antrieb 25 Verbindungsstelle 55 AntriebshebelWith the invention shown in the embodiment, it is possible to reduce the total blocking air requirement by about 60% compared to the prior art. This leads to enormous energy savings over the lifetime of the gas switch 1. Since the blocking air mixes with the gas flow via the remaining gaps, the efficiency of the overall system is also higher. In particular, compared to the prior art significantly reduced sealing air quantity also leads to less cooling of the sealing seat frame 22 and thus to smaller temperature differences in the structure of the sealing seat frame 22. This significantly reduces the deformation of the sealing seat frame 22. Another effect of the reduced amount of blocking air is the lower supply of oxygen, which also reduces the occurring at the high operating temperatures of scaling of the plate seal 40 and the sealing surface 11 are reduced. LEGEND TO THE NOTES: 1 Gas switch 26 Junction 2 Inlet 27 Bore 3 First outlet 28 Barrier air hole 4 Second outlet 29 Barrier air distributor 5 Silencer 33 Washer 6 Inflow 34 Fastener 7 First outflow 35 Nut 8 Second outflow 36 Isolation element 10 Flap 37 Fastening part 11 a First sealing surface 38 Inner edge 11 b second sealing surface 39 outer edge 12 shaft 40 lamellar seal 13 bearing point 41 sealing lamella segment 15 inner lining 42 supporting lamella 16 insulating material 43 clamping strip 17 housing 44 sealing segment 18 sealing air supply line 45 screw 19 blocking air inlet 46 sealing air channel 20 first sealing seat 47 fastening strip 21 second sealing seat 51 lever 22 sealing seat frame 52 connecting rod 23 Slot 53 gear 24 connection point 54 drive 25 connection point 55 drive lever
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| Publication number | Publication date |
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| AT514432A4 (en) | 2015-01-15 |
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