WO2011086008A1 - Shutoff device for high-temperature gaseous media - Google Patents
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- WO2011086008A1 WO2011086008A1 PCT/EP2011/050021 EP2011050021W WO2011086008A1 WO 2011086008 A1 WO2011086008 A1 WO 2011086008A1 EP 2011050021 W EP2011050021 W EP 2011050021W WO 2011086008 A1 WO2011086008 A1 WO 2011086008A1
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- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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- F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B9/00—Stoves for heating the blast in blast furnaces
- C21B9/10—Other details, e.g. blast mains
- C21B9/12—Hot-blast valves or slides for blast furnaces
Definitions
- the invention relates to a shut-off device for gaseous media of high temperature according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a shut-off device according to the preamble of claim 8.
- Shut-off devices of the type mentioned are used, for example, to shut off hot gas lines that lead from blast furnaces to a blast furnace , wherein in such known shut-off devices by means of a cooling medium cooled sealing seats and cooled by a cooling medium obturator are provided.
- Such a shut-off device is described, for example, in DE 41 38 283 C1, the local shut-off device having a highly heat-insulating additional insulation for the surfaces which come into contact with the hot gas.
- shut-off devices have proved the fact that in the cooling medium leading lines, in particular due to the high temperatures, which this device as well as the cooling center! Lead lines are exposed to form deposits, especially of lime, on the inside of the coolant-carrying lines, if the coolant, respectively the cooling medium contains water, which makes sense for economic reasons.
- an insulating layer of lime is formed on this inner side of the lines, by means of which a heat transport between line external wall and cooling medium in the conduit is hindered, so that an outer wall temperature of the conduit, respectively the temperature of the cooled sealing seats and / or the cooled obturator, from an operating temperature of about 200 ° C to 250 ° C and above increases.
- the yield strength of the seal seat material typically steel
- the yield strength of the seal seat material is reached and eventually exceeded, with the result that metal elongation occurs, causing cracks in the material, particularly at the hot air side of the seal seats, which are further aggravated thereby in that, depending on the operating state of the shut-off device, a different temperature and different mechanical loads are applied to the sealing seats.
- the sealing seats contract on the unloaded, ie the hot-air side, while the sealing seat material is stretched when the shut-off device is opened again and hot gas flows through the shut-off device.
- the object of the invention is to provide, while avoiding the above-mentioned problem, a shut-off device by means of which it is possible in a cost-effective manner to ensure a constant heat transfer between the cooling medium and the outside of the lines leading the cooling medium and, moreover, a method for To provide such a shut-off device.
- shut-off device for gaseous media of high temperature according to claim 1 and by a method for producing such a shut-off device according to claim 9.
- the object is achieved by a shut-off device for gaseous media of high temperature, in particular for shutting off hot gas lines leading from kiln heaters to a blast furnace consisting of a housing with cooled by a cooling medium sealing seats and a movably disposed in the housing, also cooled by a cooling medium
- all surfaces coming into contact with the hot gas are optionally sealed with a refractory, at least partially wise two- or multi-layer cladding are provided and wherein the cooling medium leading lines at least in sections, namely in particular at the thermally highly stressed areas in operation, a deposit-avoiding surface and / or surface structure.
- the term surface is understood to mean both the surface of the lines per se, in particular on the inside of the line leading the cooling medium lines, as well as a separate inner surface coating of these lines.
- An essential point of the invention is that is effectively prevented by the at least partially deposits avoiding surface and / or surface structure that deposits in the cooling medium leading lines the shut-off dirt and in the case of water as a cooling medium lime, creating a uniform heat transfer between the outside of the cooling medium leading lines and the cooling medium would be adversely affected or prevented.
- the deposit-avoiding surface is advantageously superhydrophobic, so that polar cooling media and, in particular, water with the surface avoiding deposits, cause a contact winch! of at least 120 °, preferably have a contact angle of more than 140 ° and more preferably have a contact angle in the range of 160 °. Due to the at least partially superhydrophobic formation of the inner surface of the cooling medium lines leading a lotus effect is effected in these sections of the line, by which a deposition of contamination and in particular lime on the inside of the pipe is avoided. This advantageously ensures that conduction leading to the inside of the cooling medium takes place. gene and wall sections can not form a heat-insulating dirt or lime layer, which in turn ensures that the heat transfer through the wall of the cooling medium leading lines and walls is consistently optimal.
- the deposit-avoiding surface has a polymer, in particular a copolymer, which in turn forms an anti-adhesive effect and moreover has a corrosion and wear-inhibiting effect.
- the polymer is preferably applied with an extremely small layer thickness on the inside of the lines, so that the line cross-section of the cooling medium-carrying lines is not significantly affected.
- the layer thickness of the polymer is in this case in the range of 5 ⁇ to 100 ⁇ , preferably range of 15 ⁇ to 75 pm and more preferably range from 20 pm to 50 pm.
- the polymer has a high temperature resistance, preferably up to a range of 250 ° C to 300 ° C, and, depending on the application, optionally also a high chemical resistance.
- the polymer preferably has at least blockwise hydrophobic and / or superhydrophobic sections and can be integrated in the aforementioned superhydrophobic surface. An inventively used and preferred polymer is at this point
- Perfluoropolymer preferably a perfluoroalkoxy polymer, in particular a perfluoroalkoxy copolymer.
- the deposits have avoiding surface nanoparticles, with which it is possible to achieve the superhydrophobic surface properties of the invention and / or produce a surface structure avoiding deposits to represent a surface at which soiling and / or lime find no support and / or easily, ie for example, by a simple flow of water to remove.
- the surface avoiding deposits has a metal and / or metal oxide and / or an alloy which, respectively, is formed from the metals titanium, zirconium, niobium and / or tantalum or comprises these metals. It should be mentioned at this point that a mixture of metal oxides with the pure metals or with alloys of the metals mentioned may also be used. ren surface of the lines may be applied to provide the deposits avoiding surface.
- the deposit-avoiding surface has a surface structure in the micrometer and / or nanometer range, wherein it should be pointed out that a micrometer structure can advantageously have a substructuring in the nanometer range.
- Such an ultrathin layer thickness has virtually no influence on the heat transfer.
- the object of the invention is in particular by a method for producing a shut-off device for gaseous media of high temperature, in particular for shutting off the hot gas lines leading from kiln heaters to a blast furnace consisting of a housing with cooled by a cooling medium sealing seats and a movably arranged in the housing , also cooled by a cooling medium obturator, which are provided with the exception of the Gescousedichtsitze and the sealing surfaces on the obturator all coming into contact with the hot gas surfaces with a refractory, at least partially two- or multi-layer cladding, and wherein the cooling medium lines leading, in particular Assembly of the shut-off, be coated by sol-gel process with a deposit-avoiding surface and / or surface structure.
- shut-off devices of the type according to the invention, but also of other similarly constructed shut-off devices, is possible.
- the method according to the invention can also be used already in operation, i. used shut-off devices are subsequently coated, namely, after a cleaning of the cooling medium-carrying lines has been made, for example by leaching out of these lines, for example by means of a suitable acid.
- this method is also applicable to completely new shut-off devices of the type mentioned as well as similar shut-off devices.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a shut-off device according to the invention.
- the substantially circular trained slide housing of a shut-off device is designated by the reference numeral 1.
- the slide housing 1 has on the inside two annular sealing seats 2 and 3 through which coolant flows which are spaced apart in the direction of flow and are as narrow as possible in the radial direction in order to minimize the heat losses. Between the sealing seats 2 and 3 serving as a shut-off valve plate 4 can be inserted.
- This slide plate 4 is formed as a hollow body and internally provided with spirally runningmémitteikanälen which are flowed through by a coolant, in particular cooling water. As shown in Fig.
- both the sealing seats 2 and 3, and the slide plate 4 and the sealing surfaces 6 and 7 are the Slide plate 4 flows through cooling medium, wherein the lines leading the cooling medium 8 on its inner side 9 have a surface coating of Perfiuoralkoxy copolymer having a layer thickness of 35 ⁇ .
- a coating with zirconium oxide nanoparticles is also possible at this point, which are deposited on the inside 9 of the lines 8 carrying the cooling medium by means of a sol-gel process.
- the sealing seats 2 and 3 of housing and slide plate are each made of steel. Reference numerals 10, 11, 12 respectively denote refractory layers.
- the coating described is preferably carried out at all points of a hot blast valve, so in all lines and water chambers of both the slider and the housing together with the hood, in which the slide is moved in the open position of the hot blast line. It should be noted at this point that all the above-described parts taken alone and in any combination, in particular the details shown in the drawing, are claimed as essential to the invention. Variations thereof are familiar to the person skilled in the art.
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Abstract
Description
Absperrvorrichtung für gasförmige Medien hoher Temperatur Shut-off device for gaseous media of high temperature
B e s c h r e i b u n g Description
Die Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung für gasförmige Medien hoher Temperatur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Absperrvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8. Absperrvorrichtungen der genannten Art werden beispielsweise zur Absperrung von Heißgasleitungen verwendet, die von Winderhitzern zu einem Hochofen führen, wobei bei derartigen bekannten Absperrvorrichtungen mittels eines Kühlmediums gekühlte Dichtsitze sowie ein durch ein Kühlmedium gekühltes Absperrorgan vorgesehen sind. Eine derartige Absperrvorrichtung ist beispielsweise in der DE 41 38 283 Cl beschrie- ben, wobei die dortige Absperrvorrichtung eine hochwärmedämmende Zusatzisolierung für die Flächen aufweist, die mit dem Heißgas in Berührung kommen. The invention relates to a shut-off device for gaseous media of high temperature according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a shut-off device according to the preamble of claim 8. Shut-off devices of the type mentioned are used, for example, to shut off hot gas lines that lead from blast furnaces to a blast furnace , wherein in such known shut-off devices by means of a cooling medium cooled sealing seats and cooled by a cooling medium obturator are provided. Such a shut-off device is described, for example, in DE 41 38 283 C1, the local shut-off device having a highly heat-insulating additional insulation for the surfaces which come into contact with the hot gas.
Problematisch bei diesen Absperrvorrichtungen hat sich die Tatsache erwiesen, dass sich in den das Kühlmedium führenden Leitungen, insbesondere aufgrund der hohen Temperaturen, welchen diese Vorrichtung sowie auch die das Kühlmitte! führenden Leitungen ausgesetzt sind, Ablagerungen, insbesondere von Kalk, an der Innenseite der das Kühlmittel führenden Leitungen bilden, sofern das Kühlmittel, respektive das Kühimedium, Wasser enthält, was aus ökonomischen Gründen sinnvoll ist. Durch eine mit der Zeit zunehmende Ablagerung von Kalk an der Innenseite der das Kühlmedium führenden Leitungen entsteht an dieser Innenseite der Leitungen eine isolierende Kalkschicht, durch welche ein Wärmetransport zwischen Leitungsaußen- wand und Kühlmedium in der Leitung behindert wird, so dass eine Außenwandtemperatur der Leitung, respektive die Temperatur der gekühlten Dichtsitze und/oder des gekühlten Absperrorgans, von einer Betriebstemperatur von etwa 200 °C auf 250 °C und darüber ansteigt. Bei dieser erhöhten Temperatur wird die Streckgrenze des Dichtsitzmaterials, in der Regel Stahl, erreicht und gegebenenfalls überschritten, mit der Folge, dass eine Dehnung des Metalls erfolgt, was zu Rissen im Material, insbesondere an der Heißwindseite der Dichtsitze führt, die zusätzlich dadurch verschlimmert werden, dass, je nach Betriebszustand der Absperrvorrichtung, eine unterschiedliche Temperatur sowie unterschiedliche mechanische Belastungen an den Dichtsitzen anliegen. So ziehen sich die Dichtsitze bei geschlossenem Schieber an der unbelasteten, d.h. der Heißwindseite, zusammen, während eine Dehnung des Dichtsitzmaterials erfolgt, wenn die Absperrvorrichtung wieder geöffnet wird und heißes Gas durch die Absperrvorrichtung strömt. Durch diese wechselnde Belastung, insbesondere der Dichtsitze der Absperrvorrichtung, ist die Lebensdauer eines Dichtsitzes und damit der Schieberplatte des Absperrorgans begrenzt, wobei, bei durchschnittlichem Gebrauch und selbstverständlich in Abhängigkeit des jeweiligen Einsatzgebietes, ein verschleißbedingter Austausch der Schieberplatte mit Dichtsitzen erfolgen muß. The problem with these shut-off devices has proved the fact that in the cooling medium leading lines, in particular due to the high temperatures, which this device as well as the cooling center! Lead lines are exposed to form deposits, especially of lime, on the inside of the coolant-carrying lines, if the coolant, respectively the cooling medium contains water, which makes sense for economic reasons. Due to a time-increasing deposit of lime on the inside of the lines leading the cooling medium, an insulating layer of lime is formed on this inner side of the lines, by means of which a heat transport between line external wall and cooling medium in the conduit is hindered, so that an outer wall temperature of the conduit, respectively the temperature of the cooled sealing seats and / or the cooled obturator, from an operating temperature of about 200 ° C to 250 ° C and above increases. At this elevated temperature, the yield strength of the seal seat material, typically steel, is reached and eventually exceeded, with the result that metal elongation occurs, causing cracks in the material, particularly at the hot air side of the seal seats, which are further aggravated thereby in that, depending on the operating state of the shut-off device, a different temperature and different mechanical loads are applied to the sealing seats. Thus, when the slide is closed, the sealing seats contract on the unloaded, ie the hot-air side, while the sealing seat material is stretched when the shut-off device is opened again and hot gas flows through the shut-off device. Due to this changing load, in particular the sealing seats of the shut-off, the life of a sealing seat and thus the slide plate of the obturator is limited, whereby, with average use and of course depending on the particular application, a wear-related replacement of the slide plate must be done with sealing seats.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Prob- lerne eine Absperrvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels der es auf kostengünstige Weise möglich ist, einen gleichbleibenden Wärmeübergang zwischen Kühlmedium und Außenseite der das Kühlmedium führenden Leitungen zu gewährleisten und darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Absperrvorrichtung anzugeben. The object of the invention is to provide, while avoiding the above-mentioned problem, a shut-off device by means of which it is possible in a cost-effective manner to ensure a constant heat transfer between the cooling medium and the outside of the lines leading the cooling medium and, moreover, a method for To provide such a shut-off device.
Diese Aufgabe wird durch eine Absperrvorrichtung für gasförmige Medien hoher Temperatur nach Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Absperrvorrichtung gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Absperrvorrichtung für gasförmige Medien hoher Temperatur, insbesondere zur Absperrung von Heißgasleitungen, die von Winderhitzern zu einem Hochofen führen, bestehend aus einem Gehäuse mit durch ein Kühlmedium gekühlten Dichtsitzen und einem in dem Gehäuse beweglich angeordneten, ebenfalls durch ein Kühlmedium gekühlten Absperrorgan gelöst, wobei optional mit Ausnahme der Gehäusedichtsitze und der Dichtflächen am Absperrorgan alle mit dem Heißgas in Berührung kommenden Flächen mit einer feuerfesten, zumindest teil- weise zwei- oder mehrschichtigen Verkleidung versehen sind und wobei das Kühlmedium führende Leitungen zumindest abschnittsweise, nämlich insbesondere an im Betrieb thermisch hoch belasteten Bereichen, eine Ablagerungen vermeidende Oberfläche und/oder Oberflächenstruktur aufweisen. This object is achieved by a shut-off device for gaseous media of high temperature according to claim 1 and by a method for producing such a shut-off device according to claim 9. In particular, the object is achieved by a shut-off device for gaseous media of high temperature, in particular for shutting off hot gas lines leading from kiln heaters to a blast furnace consisting of a housing with cooled by a cooling medium sealing seats and a movably disposed in the housing, also cooled by a cooling medium With the exception of the housing sealing seats and the sealing surfaces on the shut-off device, all surfaces coming into contact with the hot gas are optionally sealed with a refractory, at least partially wise two- or multi-layer cladding are provided and wherein the cooling medium leading lines at least in sections, namely in particular at the thermally highly stressed areas in operation, a deposit-avoiding surface and / or surface structure.
Im Rahmen dieser Erfindung wird unter dem Begriff Oberfläche sowohl die Oberfläche der Leitungen per se, insbesondere an der Leitungsinnenseite der das Kühlmedium führenden Leitungen, als auch eine gesonderte Innenoberflächenbeschichtung dieser Leitungen verstanden. In the context of this invention, the term surface is understood to mean both the surface of the lines per se, in particular on the inside of the line leading the cooling medium lines, as well as a separate inner surface coating of these lines.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass durch die zumindest abschnittsweise Ablagerungen vermeidende Oberfläche und/oder Oberflächenstruktur effektiv verhindert wird, dass sich in den ein Kühlmedium führenden Leitungen der Absperrvorrichtung Verschmutzungen und im Falle von Wasser als Kühlmedium Kalk ablagert, wodurch ein gleichmäßiger Wärmeübergang zwischen der Außenseite der das Kühlmedium führenden Leitungen und dem Kühlmedium negativ beeinflusst bzw. verhindert würde. An essential point of the invention is that is effectively prevented by the at least partially deposits avoiding surface and / or surface structure that deposits in the cooling medium leading lines the shut-off dirt and in the case of water as a cooling medium lime, creating a uniform heat transfer between the outside of the cooling medium leading lines and the cooling medium would be adversely affected or prevented.
Somit ist durch diese Maßnahme auf einfache Weise gewährleistet, dass die durch das Kühlmedium gekühlten Dichtsitze zum einen sowie das durch das Kühimedium gekühlte Absperrorgan übermäßig hohen, zu Rissbildung beitragenden, Temperaturen ausgesetzt werden, da die Innenseiten der das Kühlmedium führenden Leitungen ablagerungsfrei bleiben und auf diese Weise ein kontinuierlicher und gleichmäßiger Wärmetransfer von den Dichtsitzen bzw. dem Absperrorgan bzw. der Außenseite der das Kühlmedium führenden Leitungen in das Kühlmedium gewährleistet ist. Thus, it is ensured by this measure in a simple manner that the cooled by the cooling medium sealing seats for one and cooled by the cooling medium obturator excessively high, contributing to cracking, temperatures are exposed because the insides of the cooling medium leading lines remain free of deposits and on this Way a continuous and uniform heat transfer from the sealing seats or the obturator or the outside of the cooling medium leading lines is ensured in the cooling medium.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ablagerungen vermeidende Oberfläche vorteil hafterweise superhydrophob ausgebildet, so dass polare Kühlmedien und insbesondere Wasser mit der Ablagerungen vermeidenden Oberfläche einen Kontakt- winke! von mindestens 120°, bevorzugt einen Kontaktwinkel von mehr als 140° und besonders bevorzugt einen Kontaktwinkel im Bereich von 160° aufweisen. Durch die zumindest abschnittsweise superhydrophobe Ausbildung der Innenoberfläche der Kühlmedium führenden Leitungen wird in diesen Abschnitten der Leitung ein Lotuseffekt bewirkt, durch welchen eine Ablagerung von Verschmutzungen und insbesondere auch Kalk an der Leitungsinnenseite vermieden wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass sich an der Innenseite der Kühlmedium führenden Leitun- gen und Wandabschnitten keine wärmeisolierend wirkende Schmutz- oder Kalkschicht ausbilden kann, wodurch wiederum gewährleistet wird, dass der Wärmedurchgang durch die Wandung der Kühlmedium führenden Leitungen und Wandungen gleichbleibend optimal ist. According to one embodiment of the invention, the deposit-avoiding surface is advantageously superhydrophobic, so that polar cooling media and, in particular, water with the surface avoiding deposits, cause a contact winch! of at least 120 °, preferably have a contact angle of more than 140 ° and more preferably have a contact angle in the range of 160 °. Due to the at least partially superhydrophobic formation of the inner surface of the cooling medium lines leading a lotus effect is effected in these sections of the line, by which a deposition of contamination and in particular lime on the inside of the pipe is avoided. This advantageously ensures that conduction leading to the inside of the cooling medium takes place. gene and wall sections can not form a heat-insulating dirt or lime layer, which in turn ensures that the heat transfer through the wall of the cooling medium leading lines and walls is consistently optimal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Ablagerungen vermeidende Oberfläche ein Polymer, insbesondere ein Copolymer auf, das seinerseits eine Antihaftwirkung ausbildet und darüber hinaus korrosions- und verschleißhemmend wirkt. Das Polymer ist vorzugsweise mit äußerst geringer Schichtdicke auf der Innenseite der Leitungen aufbringbar, so dass der Leitungsquerschnitt der Kühlmedium führenden Leitungen nicht nennenswert beeinflusst wird. Die Schichtdicke des Polymers liegt hierbei erfindungsgemäß im Bereich von 5 μηι bis 100 μιτι, bevorzugt Bereich von 15 μηι bis 75 pm und besonders bevorzugt Bereich von 20 pm bis 50 pm. Darüber hinaus weist das Polymer eine hohe Temperaturbeständigkeit, vorzugsweise bis zu einem Bereich von 250°C bis 300°C, und, je nach Einsatzgebiet, optional auch eine hohe chemische Beständigkeit auf. Das Polymer weist vorzugsweise zumindest blockweise hydrophobe und/oder superhydrophobe Abschnitte auf und ist in vorgenannte superhydrophobe Oberfläche integrierbar. Ein erfindungsgemäß eingesetztes und bevorzugtes Polymer ist an dieser Stelle einAccording to a further embodiment of the invention, the deposit-avoiding surface has a polymer, in particular a copolymer, which in turn forms an anti-adhesive effect and moreover has a corrosion and wear-inhibiting effect. The polymer is preferably applied with an extremely small layer thickness on the inside of the lines, so that the line cross-section of the cooling medium-carrying lines is not significantly affected. The layer thickness of the polymer is in this case in the range of 5 μηι to 100 μιτι, preferably range of 15 μηι to 75 pm and more preferably range from 20 pm to 50 pm. In addition, the polymer has a high temperature resistance, preferably up to a range of 250 ° C to 300 ° C, and, depending on the application, optionally also a high chemical resistance. The polymer preferably has at least blockwise hydrophobic and / or superhydrophobic sections and can be integrated in the aforementioned superhydrophobic surface. An inventively used and preferred polymer is at this point
Perfluor-Polymer, bevorzugt ein Perfluoralkoxy-Polymer, insbesondere ein Perfluoralk- oxy-Copolymer. Perfluoropolymer, preferably a perfluoroalkoxy polymer, in particular a perfluoroalkoxy copolymer.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ablagerungen vermeidende Oberfläche Nanopartikel aufweist, mit welchen es möglich ist, die erfindungsgemäßen superhydrophobe Oberflächeneigenschaften zu erzielen und/oder eine Ablagerungen vermeidende Oberflächestruktur zu erzeugen um eine Oberfläche darzustellen, an welcher Verschmutzungen und/oder Kalk keinen Halt finden und/oder leicht, d.h. beispielsweise durch eine einfache Strömung von Wasser, zu entfernen sind. Furthermore, it is provided according to the invention that the deposits have avoiding surface nanoparticles, with which it is possible to achieve the superhydrophobic surface properties of the invention and / or produce a surface structure avoiding deposits to represent a surface at which soiling and / or lime find no support and / or easily, ie for example, by a simple flow of water to remove.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Ablagerungen vermeidende Oberfläche ein Metali und/oder Metalloxid und/oder eine Legierung aufweist, die, respektive das aus den Metallen Titan, Zirkonium, Niob und/oder Tantal gebildet ist bzw. diese Metalle umfaßt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass auch eine Mischung von Metalloxi- den mit den reinen Metallen oder mit Legierungen der genannten Metalle an der inne- ren Oberfläche der Leitungen aufgebracht sein kann, um die Ablagerungen vermeidende Oberfläche zur Verfügung zu stellen. According to the invention, it is further provided that the surface avoiding deposits has a metal and / or metal oxide and / or an alloy which, respectively, is formed from the metals titanium, zirconium, niobium and / or tantalum or comprises these metals. It should be mentioned at this point that a mixture of metal oxides with the pure metals or with alloys of the metals mentioned may also be used. ren surface of the lines may be applied to provide the deposits avoiding surface.
Des Weiteren sei betont, dass die Ablagerungen vermeidende Oberfläche eine Ober- flächenstruktur im Mikro- und/oder Nanometerbereich aufweist, wobei darauf hingewiesen sei, dass eine Mikrometerstruktur in vorteilhafter Weise eine Unterstrukturie- rung im Nanometerbereich aufweisen kann. Eine solche ultradünne Schichtdicke hat praktisch keinen Einfluß auf den Wärmeübergang. Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe insbesondere durch ein Verfahren zum Herstellen einer Absperrvorrichtung für gasförmige Medien hoher Temperatur, insbesondere zur Absperrung der Heißgasleitungen, die von Winderhitzern zu einem Hochofen führen, bestehend aus einem Gehäuse mit durch ein Kühlmedium gekühlten Dichtsitzen und einem in dem Gehäuse beweglich angeordneten, ebenfalls durch ein Kühlmedium gekühlten Absperrorgan gelöst, wobei mit Ausnahme der Gehäusedichtsitze und der Dichtflächen am Absperrorgan alle mit dem Heißgas in Berührung kommenden Flächen mit einer feuerfesten, zumindest teilweise zwei- oder mehrschichtigen Verkleidung versehen sind, und wobei das Kühlmedium führende Leitungen, insbesondere nach Zusammenbau der Absperrvorrichtung, mittels Sol-Gel-Verfahren mit einer Ablagerungen vermeidenden Oberfläche und/oder Oberflächenstruktur beschichtet werden. Furthermore, it should be emphasized that the deposit-avoiding surface has a surface structure in the micrometer and / or nanometer range, wherein it should be pointed out that a micrometer structure can advantageously have a substructuring in the nanometer range. Such an ultrathin layer thickness has virtually no influence on the heat transfer. Furthermore, the object of the invention is in particular by a method for producing a shut-off device for gaseous media of high temperature, in particular for shutting off the hot gas lines leading from kiln heaters to a blast furnace consisting of a housing with cooled by a cooling medium sealing seats and a movably arranged in the housing , also cooled by a cooling medium obturator, which are provided with the exception of the Gehäusedichtsitze and the sealing surfaces on the obturator all coming into contact with the hot gas surfaces with a refractory, at least partially two- or multi-layer cladding, and wherein the cooling medium lines leading, in particular Assembly of the shut-off, be coated by sol-gel process with a deposit-avoiding surface and / or surface structure.
Dieses Verfahren ist vor allem deshalb besonders zu bevorzugen, da auf diese Weise eine Nachbeschichtung von fertigen Absperrvorrichtungen der erfindungsgemäßen Art, jedoch auch anderer, ähnlich aufgebauter Absperrvorrichtungen, möglich ist. In besonders vorteilhafter Weise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bereits im Betrieb befindliche, d.h. gebrauchte Absperrvorrichtungen nachträglich beschichtet werden, nämlich nachdem eine Reinigung der Kühlmedium führenden Leitungen vorgenommen wurde, beispielsweise durch Herauslösen von Kalk aus diesen Leitungen, beispielsweise mittels einer geeigneten Säure. Selbstverständlich ist dieses Verfahren auch auf vollkommen neue Absperrvorrichtungen der genannten Art sowie ähnlicher Absperrvorrichtungen anwendbar. This method is especially preferable because, in this way, a subsequent coating of finished shut-off devices of the type according to the invention, but also of other similarly constructed shut-off devices, is possible. In a particularly advantageous manner, the method according to the invention can also be used already in operation, i. used shut-off devices are subsequently coated, namely, after a cleaning of the cooling medium-carrying lines has been made, for example by leaching out of these lines, for example by means of a suitable acid. Of course, this method is also applicable to completely new shut-off devices of the type mentioned as well as similar shut-off devices.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Linteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildung näher erläutert wird. Hierbei zeigt: Further embodiments of the invention will become apparent from the Linteransprüchen. The invention will be described with reference to an embodiment which is explained in more detail with reference to the figure. Hereby shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Absperrvorrich- tungsabschnitts. 1 shows a schematic representation of a shut-off device according to the invention.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet. In Fig. 1 ist das im Wesentlichen kreisrund ausgebildete Schiebergehäuse einer erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Schiebergehäuse 1 weist innen zwei von Kühlmittel durchströmte ringförmige Dichtsitze 2 und 3 auf, die in Durchströmungsrichtung einen Abstand voneinander haben und in radialer Richtung möglichst schmal ausgebildet sind, um die Wärmeverluste zu mini- mieren. Zwischen die Dichtsitze 2 und 3 ist eine als Absperrorgan dienende Schieberplatte 4 einschiebbar. Diese Schieberplatte 4 ist als Hohlkörper ausgebildet und innen mit spiralförmig verlaufenden Kühlmitteikanälen versehen, die von einem Kühlmittel, insbesondere von Kühlwasser, durchströmt werden. Am äußeren Umfang der Schieberplatte 4 befinden sich an einem ringförmigen Hohlkörper 5 die Dichtflächen 6 und 7 der Schieberplatte 4. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind sowohl die Dichtsitze 2 und 3, als auch die Schieberplatte 4 und die Dichtflächen 6 und 7 der Schieberplatte 4 von Kühlmedium durchströmt, wobei die das Kühlmedium führenden Leitungen 8 auf Ihrer Innenseite 9 eine Oberflächenbeschichtung aus Perfiuoralkoxy-Copolymer aufweisen, die eine Schichtdicke von 35 μιτι hat. Alternativ zu der Oberflächenbeschichtung aus Perfiuoralkoxy-Copolymer ist an dieser Stelle auch eine Beschichtung mit Zirkonium- oxid-Nanopartikeln möglich, die mittels Sol-Ge!verfahren an der Innenseite 9 der das Kühlmedium führenden Leitungen 8 abgeschieden werden. Die Dichtsitze 2 und 3 von Gehäuse und Schieberplatte bestehen jeweils aus Stahl. Die Bezugszeichen 10, 11, 12 bezeichnen jeweils Feuerfestmaterial-Schichten bzw. Auskleidungen. In the following description, the same reference numerals are used for the same and like parts. In Fig. 1, the substantially circular trained slide housing of a shut-off device according to the invention is designated by the reference numeral 1. The slide housing 1 has on the inside two annular sealing seats 2 and 3 through which coolant flows which are spaced apart in the direction of flow and are as narrow as possible in the radial direction in order to minimize the heat losses. Between the sealing seats 2 and 3 serving as a shut-off valve plate 4 can be inserted. This slide plate 4 is formed as a hollow body and internally provided with spirally running Kühlmitteikanälen which are flowed through by a coolant, in particular cooling water. As shown in Fig. 1, both the sealing seats 2 and 3, and the slide plate 4 and the sealing surfaces 6 and 7 are the Slide plate 4 flows through cooling medium, wherein the lines leading the cooling medium 8 on its inner side 9 have a surface coating of Perfiuoralkoxy copolymer having a layer thickness of 35 μιτι. Alternatively to the surface coating of perfiuoralkoxy copolymer, a coating with zirconium oxide nanoparticles is also possible at this point, which are deposited on the inside 9 of the lines 8 carrying the cooling medium by means of a sol-gel process. The sealing seats 2 and 3 of housing and slide plate are each made of steel. Reference numerals 10, 11, 12 respectively denote refractory layers.
Es sei noch erwähnt, daß die beschriebene Beschichtung vorzugsweise an allen Stellen eines Heißwindschiebers vorgenommen wird, also in allen Leitungen und Wasserkammern sowohl des Schiebers als auch des Gehäuses samt Haube, in die der Schieber in Offenstellung der Heißwindleitung gefahren wird. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in der Zeichnung dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig. It should be noted that the coating described is preferably carried out at all points of a hot blast valve, so in all lines and water chambers of both the slider and the housing together with the hood, in which the slide is moved in the open position of the hot blast line. It should be noted at this point that all the above-described parts taken alone and in any combination, in particular the details shown in the drawing, are claimed as essential to the invention. Variations thereof are familiar to the person skilled in the art.
Bezugszeichen liste: Reference number list:
1 Schiebergehäuse 1 slide housing
2 Dichtsitz 2 sealing seat
3 Dichtsitz 3 sealing seat
4 Schieberplatte 4 slide plate
5 Hohlkörper 5 hollow bodies
6 Dichtfläche der Schieberplatte 6 sealing surface of the slide plate
7 Dichtfläche der Schieberplatte 7 sealing surface of the slide plate
8 Kühlmedium führenden Leitung 8 cooling medium leading line
9 Innenseite der das Kühlmedium führenden Leitung 9 inside of the line leading the cooling medium
Claims
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|---|---|---|---|
| DE201010000048 DE102010000048A1 (en) | 2010-01-12 | 2010-01-12 | Shut-off device for gaseous media of high temperature |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB1190998A (en) * | 1966-07-14 | 1970-05-06 | Siegerlander Kupferwerke G M B | A Cooling Medium Admission Hot Blast Fitting |
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2011
- 2011-01-03 WO PCT/EP2011/050021 patent/WO2011086008A1/en not_active Ceased
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