Stellvorrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zur Betätigung eines Elementes innerhalb eines von Koksofengas durchströmten Gasraumes mit einer an das Element anschließbaren Stellstange, die innerhalb eines Rohgaskrümmers angeordnet ist und durch eine Öffnung nach außen geführt ist, einer Zylinder/Kolbenanordnung zur Erzeugung axialer Stellbewegungen der Stellstange und einer Einrichtung zur Abdichtung der durch die Öffnung geführten Stellstange.

Eine Vorrichtung des beschriebenen Aufbaus und mit der angegebenen Zweckbestimmung ist aus DE 101 07 982 C1 bekannt. Die Stellstange ist mit einem Element verbunden, das einer Abflussöffnung an der Unterseite einer in den Gasraum angeordneten Tauchtasse als Verschluss-/Regelelement zugeordnet ist. An den Rohgaskrümmer schließt ein Gasrohr an, welches in die Tauchtasse eintaucht und an seinem freien Ende schlitzförmige Öffnungen aufweist. Durch Auf- und Zubewegungen des Verschluss-/Regelelementes kann der Flüssigkeitsspiegel in der Tauchtasse eingestellt und der freie Öffnungsquerschnitt der schlitzförmigen Öffnungen verändert werden. Dadurch kann der Gasmengen- ström durch den Rohgaskrümmer und der Druck in einer Verkokungskammer, die über den Rohgaskrümmer mit der Gasvorlage verbunden ist, geregelt werden. Die Stellstange zur Betätigung des Verschluss-/Regelelementes ist durch eine mantelseitige Öffnung des Rohgaskrümmers nach außen geführt und an eine Zylinder/Kolbenanordnung angeschlossen. Zur Vermeidung von Rohgasemissionen ist eine Abdichtung zwischen der Stellstange und der durch die Öffnung geführten Stellstange notwendig. Zur Abdichtung macht die Druckschrift keine näheren Angaben. Stopfbuchsdichtungen und Dichtungsanordnungen mit einer oder mehreren Dichtungen, die in der Praxis zur Abdichtung axial verstellbarer Wellen und Stangen gebräuchlich sind, unterliegen einem Verschleiß. Problematisch sind vor allem die hohen Temperaturen des Rohgases und mitgeführten Verunreinigungen in Form von Teer, Kohlenstaub und Kokspartikeln, die in den Bereich der Dichtung gelangen und die Funktion der Stangendurchführung beeinträchtigen.

Aus DE 197 48 692 C1 ist für die vorgenannte Anwendung eine Einrichtung zur Abdichtung einer durch eine Öffnung geführten Stellstange bekannt, die auf dem Prinzip eines hydraulischen Verschlusses beruht. Die Dichtungsanordnung umfasst eine mit Flüssigkeit gefüllte Tauchtasse sowie ein Tauchrohr, welches unabhängig vom Stellweg der Stellstange stets in das Flüssigkeitsbad innerhalb der Tauchtasse eintaucht. Die Tauchtasse der Dichtungsanordnung wird ständig mit Flüssigkeit beaufschlagt, wobei überschüssige Flüssigkeit als Überlauf oder durch einen bodenseitigen Ablauf abfließt. Die auf einem hydrau- lischen Prinzip beruhende Abdichtung befindet sich direkt im Strömungsbereich des mit Teer sowie Kohlenstaub und Kokspartikeln verunreinigten Rohgases, mit der Folge, dass sich Verunreinigungen ablagern und in das Flüssigkeitsbad der Tauchtasse gelangen. Es ist ein erheblicher Verbrauch an Flüssigkeit notwendig, um eine ordnungsgemäße Funktion des auf einem hydraulischen Verschluss basierenden Dichtungsprinzips aufrechtzuerhalten.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Stellvorrichtung für die vorgenannte Anwendung eine wirksame Abdichtung der aus dem Rohgaskrümmer nach außen geführten Stellstange anzugeben, die unanfällig ist gegen Verschmutzungen durch Verunreinigungen, die im Rohgas mitgeführt werden, und verschleißarm arbeitet. Im Vergleich zu einer Abdichtung, die auf dem Prinzip einer hydraulischen Tauchung basiert, soll der Verbrauch an Betriebsmitteln deutlich reduziert werden. Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist eine Stellvorrichtung nach Anspruch 1 . Erfindungsgemäß weist die Einrichtung zur Abdichtung der Stellstange eine an der Außenseite des Rohgaskrümmers angeordnete und in der Länge flexible Dichtungsmanschette sowie eine Zuleitung zur Einleitung eines Sperrmediums in den Innenraum der Dichtungsmanschette auf. Die Dichtungsmanschette ist an ihrem einen Ende ortsfest angeordnet und umschließt einen Spalt zwischen der Stellstange und der Öffnung für die Stangendurchführung. An ihrem anderen Ende ist die Dichtungsmanschette mit der Stellstange gasdicht verbunden. Die Dichtungsmanschette ist außerhalb des Rohgaskrümmers angeordnet und der Strömung des heißen Rohgases nicht unmittelbar ausgesetzt. Die Dichtungsmanschette ist in der Länge veränderbar und gleicht durch eine Längenänderung den Stellweg der Stellstange aus. Der Innenraum der Dichtungsmanschette ist gegenüber der Umgebung an der Außenseite des Rohgaskrümmers gasdicht getrennt, so dass keine Rohgasemission nach außen austreten kann. Der von einem Sperrmedium beaufschlagte Innenraum der Dichtungsmanschette steht unter einem Druck, der größer ist als der Betriebsdruck innerhalb des Rohgaskrümmers. Entsprechend herrscht in dem Ringspalt zwischen der Stellstange und der Öffnung, durch die die Stellstange geführt ist, ein Überdruck, der das Eintreten von Rohgas und von Verunreinigungen in den Innenraum der Dichtungsmanschette verhindert. Ferner wird der Ringspalt zwischen der Stellstange und der zugeordneten Öffnung durch das Sperrmedium gespült, welches aus dem Innenraum der Dichtungsmanschette in den Strömungsraum des Rohgaskrümmers gelangt.

Das Sperrmedium kann flüssig oder gasförmig sein. Bevorzugt ist die Ver- wendung eines gasförmigen Sperrmediums, beispielsweise Stickstoff. Ein geringer Überdruck innerhalb der Dichtungsmanschette ist ausreichend, um die Funktion der Dichtungsanordnung sicherzustellen. Der Überdruck ist so zu wählen, dass das in den Rohgaskrümmer einströmende Sperrmedium etwaige Druckmessungen innerhalb des Rohgaskrümmers nicht verfälscht.

Da die Dichtungsmanschette an der Außenseite des Rohrkrümmers angeordnet ist, ist die Dichtungsmanschette keinen besonderen Temperaturbelastungen ausgesetzt, so dass die Dichtungsmanschette aus gängigen Kunststoffen gefertigt werden kann. Vorzugsweise ist die Dichtungsmanschette als Faltenbalg ausgebildet.

Die Zuleitung für das Sperrmediunn kann an einen Adapter angeschlossen sein, welcher die Stellstange mit einem Spalt umgibt. Das ortsfest angeordnete Ende der Dichtungsmanschette ist zweckmäßig mit dem Adapter verbunden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Adapter an einem Deckel befestigt ist, mit dem eine Revisionsöffnung des Rohgaskrümmers verschließbar ist.

Die Stellstange und das Ende einer Kolbenstange der Zylinder/Kolbenanordnung sind durch eine Kupplung verbunden, die als Schnellspannkupplung ausgebildet sein kann. Zweckmäßig ist die Dichtungsmanschette mit einem Anschlussende der Kupplung verbunden.

Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass als Sperrmedium ein vorgewärmtes Gas oder eine vorgewärmte Flüssigkeit verwendet wird. Als gasförmiges Sperrmedium wird vorzugsweise Stickstoff verwendet. Durch die Vorwärmung des Sperrmediums kann verhindert werden, dass sich die Stellstange durch Wärmeleitung abkühlt und Verunreinigungen des Rohgases als Kondensat abgeschieden werden. Zweckmäßig wird das Sperrmedium vor der Einleitung in den Innenraum der Dichtungsmanschette durch Wärmeaustausch mit einem durch den Rohgaskrümmer strömenden Rohgasstrom vorgewärmt. Eine Vorwärmung auf ca. 70 bis 90° C ist ausreichend, um ein Auskondensieren von Teer aus dem Rohgasstrom zu vermeiden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 eine Stellvorrichtung zur Betätigung eines Verschluss-/Regelelementes innerhalb eines von einem Koksofengas durchströmten Gasraumes, Fig. 2 eine andere Funktionsstellung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 3 das Detail A aus Fig. 1 . In Fig. 1 ist ein Rohgaskrümmer 1 dargestellt, der an seinem oberen Ende an eine nur angedeutete Steigleitung 2 angeschlossen ist und von einem aus einer Koksofen kammer abgezogenen Rohgas in der angegebenen Strömungsrichtung durchströmt wird. Die Gasströmung ist mittels einer Drosselvorrichtung 3 einstellbar und veränderbar. Die Drosselvorrichtung 3 ist innerhalb eines von Koksofengas durchströmten Gasraumes 4 angeordnet und über den Rohgaskrümmer 1 und die Steigleitung 2 mit dem Gassammeiraum einer Verkokungskammer verbunden. Bei dem Gasraum 4 kann es sich insbesondere um eine Gasvorlage eines mehrere Koksofen kammern umfassenden Koksofens oder einen an die Gasvorlage anschließenden Strömungsraum handeln. Zum grundsätzlichen Aufbau der Drosselvorrichtung 3 gehören eine Tauchtasse 5, der ständig Wasser zugeführt wird, sowie ein Tauchrohr 6, das mit dem Rohgaskrümmer 1 verbunden ist und in der Tauchtasse 5 endet. Die Tauchtasse 5 weist einen Wasserüberlauf sowie einen verschließbaren Ablauf 7 auf. Das Tauchrohr 6 ist mit einem Endabschnitt 8 ausgebildet, dessen freier Gasaustrittsquerschnitt abhängig ist von dem Flüssigkeitsspiegel 9 in der Tauchtasse 5. Im Ausführungsbeispiel weist der Endabschnitt 8 mantelseitige Schlitze 10 auf.

Zum Verschließen des an der Unterseite der Tauchtasse 5 angeordneten Ab- laufs 7 ist ein Element 1 1 als Verschluss-/Regelelement vorgesehen, welches an einer Stellstange 12 angeschlossen ist. Die Stellstange 12 ist innerhalb des

Rohgaskrümmers 1 angeordnet und durch eine Öffnung 13 nach außen geführt.

Zur Betätigung der Stellstange 12 ist eine Zylinder/Kolbenanordnung 14 vorgesehen, die einen Regelzylinder 15 sowie einen Kolben mit einer Kolbenstange 16 aufweist. Die Kolbenstange 16 und die Stellstange 12 sind außerhalb des Rohgaskrümmers 1 durch eine Kupplung 17 verbunden, die als

Schnellspannkupplung ausgeführt sein kann. Zur Vermeidung von Rohgasemissionen ist eine Einrichtung 18 zur Abdichtung der durch die Öffnung geführten Stellstange vorgesehen. Diese Einrichtung 18 umfasst eine an der Außenseite des Rohgaskrümmers 1 angeordnete und in der Länge flexible Dichtungsmanschette 19 sowie eine Zuleitung 20 zur Einlei- tung eines gasförmigen Sperrmediums in den Innenraum der Dichtungsmanschette 19. Die Dichtungsmanschette 19 ist an ihrem einen Ende 21 ortsfest angeordnet und umschließt einen Spalt zwischen der Stellstange 12 und der Öffnung 13. An ihrem anderen Ende 22 ist die Dichtungsmanschette 19 mit der Stellstange 12 gasdicht verbunden.

Die Dichtungsmanschette 19 ist als Faltenbalg ausgebildet, der einen Stellweg der Stellstange zwischen der in Fig. 1 dargestellten ersten Position und einer in der Fig. 2 dargestellten zweiten Position durch Längenänderung ausgleicht. Der von einem gasförmigen oder flüssigen Sperrmedium beaufschlagte Innenraum der Dichtungsmanschette 19 steht unter einem etwas höheren Druck als der Betriebsdruck innerhalb des Rohgaskrümmers 1 , so dass aufgrund der Druckdifferenz kein Rohgas in den Innenraum des Faltenbalgs gelangt. Ferner wird der Ringspalt zwischen der Stellstange 12 und der Öffnung 13, durch die die Stellstange nach außen geführt ist, mit dem Sperrmedium gespült, welches in den Innenraum des Rohgaskrümmers 1 eintritt und den Ringspalt von Ablagerungen freihält.

Dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu entnehmen, dass die Zuleitung 20 für das Sperrmedium an einen Adapter 23 angeschlossen ist, welcher die Stellstange 12 mit einem Spalt s umgibt und an dem das ortsfest angeordnete Ende der Dichtungsmanschette 19 fest und gasdicht angeschlossen ist (Fig. 3). Der Adapter 23 ist an einem Deckel 24 befestigt, mit dem eine Revisionsöffnung des Rohgaskrümmers 1 verschließbar ist. Als Sperrmedium wird vorzugsweise ein vorgewärmtes Gas verwendet, wobei das Gas Stickstoff oder ein anderes Inertgas sein kann. Durch eine Vorwärmung des Sperrmediums wird verhindert, dass sich die Stellstange 12 durch Wärmeleitung abkühlt und an der Oberfläche der Stellstange 12 Kondensate bilden. Durch eine Erwärmung des Sperrmediums auf 70 bis 90° C kann ein Auskondensieren von Teer wirksam verhindert werden. Zweckmäßig wird das Sperrmedium vor der Einleitung in den Innenraum der Dichtungsmanschette 19 durch Wärmeaustausch mit dem durch den Rohgaskrümmer 1 strömenden Rohgas auf etwa 70 bis 90° C vorgewärmt.