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Die Erfindung betrifft eine Konstruktion zum Einleiten von Kräften in Rohrwände, insbesondere in verschweisste Flossenrohrwände, bei der an den Rohrwänden symmetrisch ausgebildete Rohrkämme angeschweisst sind und die Kräfte in Richtung der Rohrkämme in die Rohrwände tangential eingeleitet werden, wobei die Krafteinleitung in die Rohrkämme über eine unlösbare Verbindung erfolgt.
Dampfkesselwände aus Flossenrohren sind ausser durch den Überdruck des in den Rohren strömenden Mediums auch durch das Eigengewicht des Kesselkörpers, durch den rauchgasseitigen Differenzdruck gegenüber dem Aussendruck sowie durch Wind- und Erdbebenkräfte belastet. Um die Querschnittsform und die Standsicherheit von Kesselkörpern aus Flossenrohren zu gewährleisten, benötigt man mit den Flossenwänden starr verbundene Verbindungselemente, die quer zur Rohrrichtung gerichtete Kräfte, insbesondere von Bandagen auf die Flossenwände bzw. von den Flossenwänden auf das Kesselfundament oder auf das Traggerüst des Kessels, übertragen. Zur Kraft- übertragung sind Kammbleche (US-PS Nr. 3, 295, 504) bekannt, die den Aussenkonturen der Flossenwand angepasst und mit ihr verschweisst sind.
Die Kammbleche werden einseitig belastet, so dass diese längs ihrer vollen Länge an die Flossenwand entweder nur Zug- oder nur Druckschnittlasten übertragen. Diese Kräfte erreichen am belasteten Ende des Kammbleches einen Maximalwert. Infolge unterschiedlicher Wärmedehnung des Kammbleches und der Flossenwand, die beim Anfahren und Abstellen des Kessels durch die ungleichen Temperaturen in der Wand und im Kammblech hervorgerufen werden, entstehen innere Kräfte zwischen dem Kammblech und der Flossenwand, die in der Flossenwand sowie am nicht verjüngten Ende des Kammbleches Spitzenwerte der Flossenwandschnittkräfte verursachen, die sich mit den Belastungskräften überlagern. Durch das Zusammentreffen der Spitzenwerte der beiden Arten von Flossenwandschnittkräften wird die Tragfähigkeit bzw. Belastbarkeit. der betreffenden Flossenwand bestimmt.
Die Erfindung bekämpft diesen Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Rohrwänden geschlitzte Walzprofile angeordnet sind, die die Rohrkämme symmetrisch umgreifen und in der Mitte jedes Rohrkammes mit diesem verschweisst sind, wodurch die Kräfte in den Rohrkamm zentrisch eingeleitet werden. Insbesondere sind die Rohrkämme bei der Übertragung von grösseren Kräften mehrfach zueinander versetzt angeordnet. Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die Walzprofile an der Rohrwand durch Klauen in ihrer Längsrichtung geführt und sind insbesondere als Walzprofile C-Träger verwendet, die mit ihren Stegen an der Rohrwand anliegen.
Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 5 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Flossenrohrwand, Fig. 2 zeigt eine Flossenrohrwand mit einem Rohrkamm, Fig. 3 zeigt die mehrfache Anordnung von Rohrkämmen und Fig. 4 und 5 zeigen je eine Rohrwandversteifung.
In Fig. 1 ist eine Rohrwand --4-- dargestellt, die von beflossten Rohren gebildet ist. An der Aussenseite der Rohrwand --4-- ist ein Rohrkamm --1-- vorgesehen, der an seinen beiden Enden abgeschrägt ist. In der Mitte des Rohrkammes --1-- ist ein von einem C-Träger gebildetes Walzprofil -5-- symmetrisch angeschweisst. Der Steg des Trägers liegt an der Rohrwand --4-- an.
Zur Verringerung der Belastung der Verbindungsnaht zwischen dem Walzprofil --5-- und dem Rohrkamm --1-- sind an der Rohrwand --4-- Klauen --6-- angeordnet, so dass bei Differenzdehnungen infolge unterschiedlicher Temperatur der Rohrwand gegenüber dem Walzprofil die Bautei- le aneinander geführt sind. Selbstverständlich kann an Stelle eines C-Trägers auch ein Walzprofil mit anderem Querschnitt verwendet werden, wobei bei Übertragung von reinen Zugkräften auch ein Flacheisen verwendet werden kann.
In Fig. 2 ist eine Ansicht der Konstruktion gemäss Fig. 1 dargestellt. Man erkennt, dass das C-förmige Walzprofil --5-- den Rohrkamm --1-- symmetrisch umschliesst und in der Mitte des Rohrkammes mit diesem verschweisst ist. In vorteilhafter Weise wird hiezu das Walzprofil entsprechend der halben Länge des Rohrkammes --1-- geschlitzt.
In Fig. 3 ist die mehrfache Anordnung von Rohrkämmen-l-an einer Rohrwand --4-- dargestellt. Die einzelnen Rohrkämme sind zueinander parallel angeordnet und jeweils um die Hälfte ihrer Länge gegeneinander versetzt. Diese Anordnung erlaubt die Einleitung von grösseren Kräften, wobei sich die auftretenden Spannungsspitzen zumindest teilweise egalisieren. Zur Übertragung der Kräfte sind wie in den vorhergehenden Zeichnungen Walzprofile --5-- vorgesehen, die mit dem
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Rohrkamm-l-verschweisst sind. An Stelle eines starren Walzprofils können auch gelenkige Kraft- übertragungsmittel, wie z. B. Stangen mit Ösen, verwendet werden.
Durch die Anordnung der Verjüngung an beiden Enden des Kammbleches und der Kraftein- leitung in der Mitte des Kammbleches treten die Spitzenwerte der Flossenwand-Schnittlasten in der Flossenwand bei der Mitte des Kämmbleches auf. Die in Kraftrichtung hinter der Kraftein- tragungsstelle liegende Hälfte des Kammbleches überträgt Zug- und die davor liegende Hälfte Druckschnittlasten auf die Flossenwand. Die dabei entstehende Spitze der Flossenwand-Schnittkraft ist bei gleich grosser Krafteintragung bis zu 50% geringer als wenn die Krafteintragung am Ende des Kammbleches erfolgt. Durch die an beiden Enden vorgenommene Verjüngung des Kammbleches werden die Schnittlastspitzen infolge ungleicher Temperatur an beiden Kammblechenden ab- gemindert.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Trennung der Entstehungsort jener Schnittkraftspritzen, die infolge ungleicher Erwärmung zustandekommen von denen, die durch die Krafteintragung in die Flossenwand entstehen. Für die Übertragung grösserer Belastungen sieht die Erfindung mehrere parallele, senkrecht zur Rohrachsenrichtung etwa um die halbe Kammblechlänge versetzte Kammbleche vor. Dadurch kompensieren sich entlang zweier benachbarter Kammbleche die entstehenden Zug- und Druckschnittlasten teilweise.
Da die Flossenwand quer zur Achsenrichtung der Rohre nur eine geringe Biegesteifigkeit aufweist, muss die Flossenwand gegen unzulässige Verkrümmung infolge der aussermittigen Krafteinleitung mittels des Kammbleches meist durch zwei biegesteife, parallel zu den Kammblechen verlaufende Bandagen geschützt werden. Solche Bandagen sind zwar zur Aussteifung der Flossenwände meist ohnehin vorhanden, jedoch in einem Abstand voneinander, der ohne Rücksichtnahme auf die zusätzliche Biegebeanspruchung infolge des aussenmittigen Kraftangriffes auf dem Kammblech nur durch den rauchgasseitigen Überdruck im Kessel bestimmt ist.
Die Erfindung sieht eine teilweise Entlastung der Flossenwand auf Biegung infolge des aussenmittigen Kraftangriffes auf dem Kammblech vor, indem das mit dem Kammblech verschweisste biegesteife Walzprofil vom Kammblech nach beiden Richtungen verlängert und auf der Flossenwand gleitend, jedoch senkrecht zur Flossenwandebene mittels an der Flossenwand aufgeschweissten Klauen gehalten wird. Ist der an einem Ende des Walzprofils befindliche Konstruktionsteil zugleich eine Fixhalterung der Flossenwand, dann kann das Walzprofil mit diesem fix verschweisst und am andern Ende auf einem Bandagenträger gleitend aufgelagert werden.
In den Fig. 4 und 5 sind zwei Versteifungskonstruktionen für eine Rohrwand --4-- dargestellt, wobei das die Kraft in die Rohrwand exzentrisch einleitende Walzprofil --5-- in Klauen --6-- (Fig. 4) bzw. an Unterstützungsträger-7- (Fig. 5), die sich auf die Bandagenträger (nicht dargestellt) abstützen, gehalten sind. Dadurch wird das Moment der einleitenden Kraft (stark ausgezogener Pfeil) durch ein Kräftepaar (strichliert ausgezogener Pfeil) aufgenommen, welches an einem grossen Kraftarm angreift, wodurch die Verformungskräfte an der Rohrwand reduziert werden. Wäre diese Unterstützungskonstruktion nicht vorhanden, würde das Kräftepaar durch den Rohrkamm bestimmt sein, so dass die Kraftreduzierung infolge des grossen Hebelarmes klar ersichtlich ist.
Die Kraftreduzierung bewirkt eine geringere Verformung der Rohrwand, so dass bei gleicher Verformung grössere Kräfte eingeleitet werden können. Gegebenenfalls können auch andere Unterstützungskonstruktionen, wie z. B. Kesseltraggerüst, herangezogen werden, wobei dieselben Elemente zur Krafteinleitung in die Rohrwand Verwendung finden.
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