CN110100131A - 具有高机械负载能力的热解耦管道保持件 - Google Patents

具有高机械负载能力的热解耦管道保持件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将管道安装在支承装置上的管道保持件，其包括：两个相互间隔开并且分别能够与支承装置连接的支脚支承件；支承元件，其具有腹板、在腹板的上端处的管道托座和在腹板的下端处的支脚部，其中支脚部设置在支脚支承件之间的中间空间中；以及至少一个耐压绝缘元件，其设置在第一支脚支承件与支脚部之间以及第二支脚支承件和支承元件的支脚部之间，其中支脚支承件、绝缘元件和支脚部通过至少一个紧固元件以力锁合的方式互相连接。

Description

具有高机械负载能力的热解耦管道保持件
技术领域
本发明涉及一种用于将管道安装在支承装置/支座/支架上的管道保持件，其包括：两个相互间隔开并且分别能够连接到支承装置的支脚支承件/脚撑；支承元件，其具有腹板、在腹板的上端处的管道托座和在腹板的下端处的支脚部，其中支脚部设置在支脚支承件之间的中间空间中；以及至少一个耐压绝缘元件，其设置在第一支脚支承件与支脚部之间以及第二支脚支承件与支脚部之间，其中支脚支承件、绝缘元件和支脚部通过至少一个紧固元件以力锁合方式互相连接。
背景技术
通用管道保持件用于各种应用中。这种类型的管道保持件通常特别用于电站技术或加工行业中，以便将供热介质流过的管线紧固在工厂部件或基础设施上。在这种情况下，在管线中的温度高于管线周围的环境温度的流体介质被称为热的。需要尽可能地最大限度地减少从在管线中输送的介质到环境的热传递，特别是考虑到能量效率，但在许多情况下还出于安全原因，例如在潜在爆炸性环境中。在这种情况下，代表管线与管线紧固于其上的部件的支承面之间的连接的管道保持件是特别相关的。
在现有技术中仍然广泛使用钢管道保持件，其直接紧固在管线和支承面上。这种类型的管道保持件的示例示于图1和图2中。因此，在这些情况下，由于钢材的高导热性所导致的热传递很高。
为了实现热传递的抑制，在现有技术中已知在连接点处设置一层绝热材料，例如在管线与管道保持件之间，或者在管道保持件与管道保持件紧固到其上的部件的支承面之间。该措施确实引起从介质到环境的热传递的抑制，但是这种类型的结构在生产技术方面或出于成本原因通常是不利的。可以看到的又一个缺点是，所使用的绝缘材料的刚性和抗扭刚度通常小于管道保持件的材料，这导致管道安装的整个系统能够吸收比非绝缘变体低的负荷。取决于要吸收的负荷，后者基本上取决于管道直径、管道几何形状、材料选择和流过管道的介质，以这种方式绝缘的管道保持件只能用作浮动支承装置而不是用作固定支承装置，固定支承装置也能够在管线轴线方向上吸收很大的力。
虽然浮动支承装置允许管道在所有空间方向上移动，包括从保持件上提升管道，但是导向支承装置仅允许在管道轴线方向上的移动。这里的横向移动——正如从保持件上提升管道那样——通过管道的安装件被阻止。在固定支承装置的情况下，最终也抑制了在管道轴线方向上的移动，这通常通过管道与管道保持件之间的力锁合连接来实现。
在第一和未审查的出版物DE 10 2014 109 599 A1中描述了一种管道保持件系统，其原则上也适合作为固定支承装置并且在此显示出良好的隔热性。这里的管线由支承装置保持，该支承装置由两个成形部件组成，这两个成形部件以力锁合和形状配合的方式彼此连接。然而，例如，可以由金属板冲压和弯曲而成的所述成形部件的更简单制造的优点与在高轴向和径向负荷下的机械稳定性方面的减少相关联。
因此，本发明的目的是以如下方式改进通用管道保持件：一方面进一步减少从在管线中输送的介质到环境的热传递，并且另一方面管道保持件还承受在轴向方向上的高机械负荷以及径向和横向负荷。此外，该管道保持件的制造简单，并且在生产方面具有成本效益。
发明内容
根据本发明，该目的通过根据权利要求1所述的管道保持件来解决。该管道保持件的有利设计实施例在权利要求2至10中陈述。
根据本发明的用于将管道安装在支承装置上的管道保持件包括两个支脚支承件，这两个支脚支承件相互间隔开并且分别能够连接到支承装置。根据本发明的所述管道保持件还包括支承元件，该支承元件具有腹板、在腹板的上端处的管道托座和在腹板的下端处的支脚部，其中支脚部设置在支脚支承件之间的中间空间中。管道托座、腹板和支脚部构造成是一体的或者以材料结合的方式彼此连接，例如焊接。这具有如下优点：支承元件和因此整个管道保持件可以吸收比例如从文献DE 10 2014 109 599 A1中获知的支承元件由多个部件构成的管道保持件更大的力。
管道保持件还包括至少一个耐压绝缘元件，该绝缘元件设置在第一支脚支承件与支脚部之间以及第二支脚支承件与支脚部之间。支脚支承件、绝缘元件和支承元件的支脚部通过至少一个紧固元件以力锁合的方式彼此连接。
根据本发明，该管道保持件设计成承受至少2.8kN的断裂载荷(根据DIN EN13480-3:2013-11的附录J)。这种设计要求确定要用于生产管道保持件的材料和所述材料的尺寸，例如扁平金属板或成角度的异形金属板的壁厚。用于设计的相应材料和计算方法是本领域技术人员已知的。
根据本发明，绝缘元件在支脚部上的支承面积/接触面积(称为“A”并以[mm2]为单位表示)和绝缘元件的常温耐压强度/冷耐压强度(称为“K”并以[N/mm2]为单位表示)满足条件：K>3·106·A(-1.39)(替代表示：K>3·1.0e6·A^(-1.39))。图9示出了图示曲线，其中在横坐标上显示以mm2为单位的支承面积，并且在纵坐标上显示以N/mm2为单位的常温耐压强度。这里的术语“支承面积(A)”应理解为支承元件的支脚部上的绝缘元件以完全平面的方式支承在其上的面积。在绝缘元件和支脚部支承在多个离散面上的实施例的情况下，所述面积的总和形成要在上述条件中使用的支承面积。由于绝缘元件或多个绝缘元件既存在于支脚部与第一支脚支承件之间，又存在于支脚部与第二支脚支承件之间，因此存在两个支承面积。然而，在上述条件中没有考虑后者，而是使用所述两个支承面积中较小的相应一个支承面积。在其中支脚部上的绝缘元件的支承面积大于支脚支承件上的绝缘元件的相应支承面积的实施例的情况下，将使用支脚支承件的较小支承面积。
根据本发明的上述条件考虑到管道保持件设计用于至少2.8kN的断裂载荷。对于设计用于6.4kN的最小断裂载荷的保持件，特别是具有两个单独的管道托座的保持件，优选满足条件K>2·106·A(-1.28)，其中K和A具有与上述条件中相同的意义(替代表示：K>2·1.0e6·A^(-1.28))。
根据所选绝缘材料的常温耐压强度来选择根据本发明的区域中的支承面积具有这样的效果：可以在轴向和径向方向上传递足够的力，而不会发生绝缘元件的损坏。此外，根据所选绝缘材料来最大限度地减小力的传递所需的支承面积，这有助于减少通过管道保持件的热损失。
根据本发明的管道保持件适合于接收在加工行业或电站技术中常见的所有管道。由于所述管道保持件能够承受高机械负荷，因此所述管道保持件特别适合于公称直径在DN10至DN 300mm范围内的管线。这里的公称直径(DN)涉及基于标准DIN EN 13480的公共可用规范(Public Available Specification)PAS 1057-1“Rohrklassen fürverfahrenstechnische Anlagen(用于工艺设备的管道等级)”中的定义。
管道保持件可以附接到所有通常的支承装置上，例如附接到钢支承件。管道保持件通过支脚支承件紧固到支承装置上，并且通过支脚支承件的相应设计实施例可以适应各种情形。
支承元件在其上端处被构造为用于以支承方式接纳管道的管道托座。支承座可以通常的方式设计，例如呈管道托架的形状设计。管道优选直接紧固在管道托座上。这确实具有从管道外壁到支承元件发生热传递的缺点，但具有可以传递相对高的力或者可以更好地稳定处于其适当位置的管道的优点。为了从管道到管道保持件的理想地微小的热传递，管道托座的轴向范围优选地不大于150mm，特别优选地不大于100mm，特别是每个管道托座不大于50mm。
支承元件在管道保持件的机械稳定性方面特别相关。支承元件优选具有至少190MPa的伸长率极限Rp0.2(根据DIN EN 10088-3)。这些数值范围保证了用于在实际使用中产生的高负荷的足够强度。支承元件优选地由钢制成，特别优选地由不锈钢制成，特别是由材料等级号为1.4301(根据DIN EN 10088-3)的不锈钢制成。该材料的特征在于低导热率和在高达500℃的温度范围内具有几乎一致的强度。支承元件优选地由导热率小于20W/(m.K)的材料制成。
除了支承元件之外，绝缘元件还与机械稳定性相关，因为所述绝缘元件确保第一支脚支承件、支承元件的支脚支承件和第二支脚支承件之间的力传递。绝缘元件优选地通过至少10N/mm2的常温耐压强度(根据DIN EN826)耐压。绝缘元件可以设计成是一体的或具有多个部分。所述绝缘元件可以由均匀的材料或不同材料制成。以单数形式使用术语“绝缘元件”并不意味着对此有任何限制。绝缘元件的导热率优选小于0.5W/(m.K)。用于绝缘元件的优选材料包括硅酸钙、耐高温聚合物、基于玻璃纤维的层压材料以及基于绝缘材料如云母碎片和浸渍硅树脂的耐高温聚合物或层压材料。
在一个优选实施例中，绝缘元件被构造为多层复合材料，其中具有低导热率的绝缘层与由耐压材料制成的稳定层交替。
根据需要，支脚支承件、绝缘元件和支承元件的尺寸可以不同。然而，管道保持件在垂直于管道轴线的横截面中优选地具有对称结构。
支脚支承件、绝缘元件和支承元件通过至少一个紧固元件互相连接。所述至少一个紧固元件或多个紧固元件可选自适于紧固的传统结构元件，例如铆接件、螺纹连接、焊接连接。紧固元件优选为螺纹连接。两个支脚支承件之间的绝缘元件和支承元件优选地通过至少100Nm的紧固力矩夹紧。
所述至少一个紧固元件优选地不接触支承元件的支脚部，以避免通过紧固元件从支承元件到支脚支承件的任何直接热传递。在诸如螺纹件或铆接件的杆状紧固元件的情况下，可以确保这一点，因为支承元件中的内孔被选择成大于紧固元件的直径。或者，可以使用由绝热材料制成的套筒。
此外，优选在至少一个紧固元件与支脚支承件之间设置例如在螺纹件作为紧固元件的情况下呈绝热垫圈的形式的绝热装置。
在根据本发明的管道保持件的一个优选设计实施例中，两个支脚支承件分别具有第一面，该第一面能够连接到支承装置，并且分别具有第二面，该第二面基本上垂直于第一面在该管道的方向上延伸。
在该上下文中“基本上”意味着第一面与第二面之间的角度不必精确地为90°。例如高达+/-5°的微小偏差仍然被认为是“基本上垂直的”，因此被包括在所述优选设计实施例中。
以这种方式设计的支脚支承件的示例是成角度的或异形的元件，其在横截面中具有L形轮廓、T形轮廓、H形轮廓、正方形轮廓或类似轮廓。考虑到在同时具有高机械稳定性的情况下理想的材料方面的小投资，支脚支承件优选被设计为L形型材。这里特别优选这样的布置，其中支脚支承件的第二面延伸以便基本平行并且由此形成中间空间，并且支脚支承件的第一面分别从中间空间向外延伸。
支脚支承件优选地由具有高机械负载能力的材料制成，例如由聚合物或钢如铁素体或铬镍钢制成。由于根据本发明的管道保持件的设计实施例在很大程度上防止了从管线到支脚支承件的任何热传递，因此导热性这一材料特性在支脚支承件的选择中具有较小的相关性。
支脚支承件可以通过通常的力锁合、形状配合或材料结合的连接手段——例如通过夹爪、螺纹连接、铆接件或通过焊接——紧固到支承装置上。
支承元件的支脚部通过绝缘元件连接到支脚支承件。因此，所述支脚部的结构设计实施例在从管线到支承装置的力传递方面影响机械特性。
支承元件的支脚部优选被实施为角形型材，其具有第一面和第二面，所述第一面延伸成基本上平行于支承装置，所述第二面延伸成基本上垂直于第一面并且基本上平行于管道轴线。角形型材特别优选为L形型材或T形型材，特别是T形型材。在与所述支脚部相对于其被支撑的绝缘元件相互作用时作为角形型材的支承元件的支脚部的设计实施例导致增加的刚性和在所有负荷方向上的改进的力吸收。
在作为角形型材的支承元件的支脚部的设计实施例的情况下，优选绝缘元件以这样的方式设计尺寸，即支脚部在紧固时不直接接触支脚支承件的内侧以便避免任何热传递。支承元件的支脚部的第一面与相应的支脚支承件的内侧之间的间距优选为至少1mm。
作为支承元件的构成部件的管道托座、腹板和支脚部可以以各种方式互相连接。根据本发明，所述管道托座、所述腹板和所述支脚部构造成例如由实心材料一体形成，或者以材料结合的方式——例如通过焊接——互相连接。一体实施例和作为连接的材料结合实施例的组合是可以的，例如腹板和支脚部的一体构型，以及在腹板的上端处以材料结合的方式连接的管道托座。管道托座、腹板和/或支脚部也可以分别由多个单独的部件形成，这些单独的部件以材料结合的方式互相连接。
在根据本发明的管道保持件的一个有利实施例中，支承元件的支脚部与管道托座之间的连接通过作为腹板的、基本上平面的部件形成。为此，“基本上”应理解为具有不均匀特征或轻微隆起或凹陷的部件仍被认为是“平面的”。扁钢条是平面部件的一个示例。优选地，腹板的面保持尽可能小。腹板的结构和尺寸可以设计成对应于力吸收方面的要求，例如通过将腹板在轴向方向上成形为矩形或梯形。除了少量的材料消耗和加工方面的复杂性之外，向环境的轻微热传递是该设计实施例的又一优点。此外，腹板和支脚部可以以这样的方式相互适配和优化，即通过管道保持件以轻微的热损失实现高机械稳定性。当管道保持件主要在轴向方向上被加载并且几乎不承受任何横向负荷时，该变型是特别合适的。
根据本发明的管道保持件的一个替代有利实施例——其中支承元件的支脚部与管道托座之间的连接部通过作为腹板的、具有角形型材的部件形成——适用于其中也可能出现显著的横向负荷的应用。角形型材可以是例如L形型材、T形型材、H形型材、正方形型材或类似型材。优选L形型材或T形型材，特别优选T形型材。
在一个实施例——其中支承元件的支脚部同样被构造为角形型材，该角形型材具有第一面和第二面，所述第一面延伸成基本上平行于支承装置，所述第二面延伸成基本上垂直于第一面并且基本上平行于管道轴线——的情况下，支承元件的支脚部与管道托座之间的连接部还优选地由作为腹板的、具有角形型材的部件形成，该角形型材具有第一面和第二面，所述第一面延伸成平行于支承元件的支脚部的第二面，所述第二面延伸成基本上垂直于第一面。腹板的角形型材以及支脚部的角形型材两者优选地设计为L形型材或T形型材，特别优选地设计为T形型材。
在根据本发明的管道保持件的一个细化方案中，支承元件包括两个管道托座，用于以支承方式接纳管道，其中两个管道托座通过共同的支脚部互相连接。在管道托座以及管道托座与支脚部的连接的合适和优选的设计实施例方面，参考上面关于仅具有一个管道托座的管道保持件的说明。
支承元件的支脚部特别优选地被构造为角形型材，其具有第一面和第二面，所述第一面延伸成基本上平行于支承装置，所述第二面延伸成基本上垂直于第一面并且基本上平行于管道轴线，其中支承元件的支脚部与相应管道托座之间的连接部分别由作为腹板的、具有角形型材的部件形成，所述角形型材具有第一面和第二面，所述第一面延伸成平行于支承元件的支脚部的第二面，所述第二面延伸成基本上垂直于第一面。
连接腹板最特别优选地沿管道的方向延伸，以便基本上垂直于支承装置并且相互平行，使得支承元件在横向视图(垂直于管道轴线)中具有U形轮廓。
支承元件的支脚部的角形型材的第一面优选地与支承装置间隔开。该间距优选为1至10mm。通过这种措施可以减少通过支承元件从管道到支承装置的热传递。
在该设计实施例的情况下，特别是具有小于0.5W/(m.K)的导热率的绝缘材料特别优选地设置在支承元件的支脚部的角形型材的第一面与支承装置之间的空间中。因此，可以进一步减少通过支承元件从管道到支承装置的热传递。
在根据本发明的管道保持件的又一优选实施例中，支脚支承件的第二面延伸成基本上平行于支承元件的支脚部的第二面，并且两个第二面之间的绝缘元件通过至少100Nm的紧固力矩夹紧。
在根据本发明的管道保持件的一个有利的细化方案中，绝缘元件在其外表面上由外壳包围。根据具体应用和设定的任务，外壳部分地或完全地封装绝缘元件。
对天气影响、特别是潮湿或腐蚀性介质的防护是围绕绝缘元件的外壳的一个优点。在这种情况下，绝缘元件优选地完全被外壳包围。合适的塑料材料或金属如不锈钢、镀锌钢、锌或铝作为外壳的材料是优选的。
绝缘元件例如关于冲击、撞击等的机械防护是外壳的又一优点。在这种情况下，绝缘元件优选地至少部分地被外壳封装。
此外，可以设置外壳，该外壳设置在绝缘元件与相应的支脚支承件之间并且至少比支脚支承件更远地覆盖绝缘元件。外壳优选地跨越面向支脚支承件的整个侧面覆盖绝缘元件。该实施例的优点是，由紧固元件施加的压缩力更均匀地分布在绝缘元件上，这防止了损坏支脚支承件的区域中的绝缘元件的潜在风险。
管线通常使用绝缘材料(例如矿棉或玻璃棉)在所述管线的全部长度上绝缘，以便保持对环境的热损失尽可能低。该绝缘层通常由金属管状外壳保持并受到保护以免受环境影响。在根据本发明的管道保持件的一个有利设计实施例中，绝缘元件完全被外壳包围，并且外壳以这样的方式设计，即所述外壳以密封方式邻接管线的管状外壳。
与现有技术中已知的管道保持件相比，根据本发明的管道保持件具有以下优点：后者可以吸收轴向以及径向和横向方向上的高机械负荷，并且在此最大限度地抑制了从在管线中输送的介质到环境的热传递。该优点随着介质的温度越高而增加。管道保持件尤其也可以用作固定支承装置，因为所述管道保持件也可以在轴向方向上固定管线。与根据图1和2的现有技术的在下文称作所谓的“标准保持件”相反，由于根据本发明的管道保持件，在相当的力吸收下可以实现低得多的热损失，通常在双托架保持件的情况下低至少约50％，而在单托架保持件的情况下低至少70％。
与现有技术中已知的许多管道保持件相反，在根据本发明的管道保持件的情况下，支承元件的支脚部在所述支脚部的范围方面可在宽范围内自由选择，因为在所述支脚部的结构方面几乎没有任何限制。考虑到根据本发明的关于支脚部上的绝缘元件的支承面积与绝缘元件的常温耐压强度的比率的条件，该设计自由度能够实现对于确保所需的相应的力吸收而言足够的稳定性并且同时能够选择具有低热损失的绝缘材料。因此，对于工艺技术中的所有相关应用领域，可以单独地分别找到力吸收与隔热之间的良好折衷，迄今为止，使用现有技术中已知的管道保持件不可能达到这种程度。支承装置上的较低表面温度可以通过抑制从在管线中输送的介质到管道保持件固定在其上的支承装置的热传递来实现，在考虑在爆炸性环境中使用保持件的情况下，这是极为有利的。
附图说明
下面将参考附图更详细地说明本发明。附图应被理解为示意性图示。所述附图不代表对本发明的任何限制，例如，考虑到设计实施例的特定尺寸或变型。在附图中：
图1：示出了根据现有技术的单托架标准保持件的截面和平面图；
图2：示出了根据现有技术的双托架标准保持件的截面和平面图；
图3：示出了根据本发明的管道保持件的第一实施例的视图；
图4：示出了根据图3的第一实施例的横截面；
图5：示出了根据本发明的管道保持件的第二实施例的视图；
图6：示出了根据图5的第二实施例的横截面；
图7：示出了根据本发明的管道保持件的第三实施例的视图；
图8：示出了根据图7的第三实施例的横截面；以及
图9：示出了常温耐压强度关于支脚部上的绝缘元件的支承面积的限制曲线。
使用的附图标记清单
10...管道
12...支承装置
20...第一支脚支承件
21...第二支脚支承件
30...支承元件的腹板
31...支承元件的管道托座
32...支承元件的支脚部
40...绝缘元件
50...紧固元件
60...外壳
具体实施方式
图1在截面图(左)和平面图(右)中示出了根据现有技术的单托架标准保持件。管道保持件包括具有腹板30的支承元件，腹板30的上端连接到作为管道托座31的根据现有技术的管道托架。待安装的管道10由管道托架包围。腹板30在其下端连接到支脚部32，其中腹板30和支脚部32在横截面中(因此垂直于管道轮廓)形成T形轮廓。所示示例中的管道保持件紧固在作为支承装置12的T形支承件上。这对应于在实践中经常遇到的情形，其中管道保持件例如紧固在管桥的支承件上。管道保持件在支承装置12上的紧固通过夹紧部件进行，该夹紧部件既被支撑在支脚部32上，又被支撑在支承装置12上。由于支承元件、夹紧部件和支承装置通常由钢制成并且所有部件都直接相互接触，所以当在管道中流动的介质的温度明显偏离支承装置12周围的环境温度时，标准保持件具有高热损失。然而，该部件的直接接触就待吸收的力而言具有积极作用，这是因为标准保持件适合于吸收在轴向方向(图1中用Fx表示)和在径向方向(Fy)两者上的力，以及在垂直方向(Fz)上的力。
图2在截面图(左)和平面图(右)中示出了根据现有技术的双托架标准保持件。该结构原则上对应于图1所示的单托架保持件的结构，但不同之处在于，腹板30的上端连接到作为管道托座31的两个单独的管道托架，并且腹板30被构造为矩形板而不是梯形形状。
图3在三维视图中概略性地示出了根据本发明的用于将管道10安装在支承装置12上的管道保持件的第一实施例。图4在垂直于管道轴线的横截面中示出了根据图3的管道保持件。该管道保持件包括相互间隔开的第一支脚支承件20和第二支脚支承件21。两个支脚支承件分别能够连接到支承装置12，例如能够螺纹装配。该管道保持件包括支承元件，该支承元件具有腹板30、在腹板的上端处的管道托座31和在腹板的下端处的支脚部32。图示的实施例中的管道托座31被设计为两件式管道托架用于以支承方式接纳管道10，其中管道托架的下半部以材料结合的方式连接到支承元件的腹板30，在图示的示例中被焊接到后者。腹板30被构造为基本上平面的部件。
支承元件的支脚部32设置在两个支脚支承件20、21之间的中间空间中。支承元件的支脚部32被实施为T形型材形式的角形型材，具有第一面和第二面，所述第一面延伸成基本上平行于支承装置12，所述第二面延伸成基本上垂直于第一面并且基本上平行于管道轴线。角形型材的第一面与支承装置12间隔开。支脚部32以材料结合的方式连接到腹板30，在图示的示例中被焊接到腹板30。
管道保持件还包括耐压绝缘元件40，在所示实施例中，绝缘元件40分为两部分，其中绝缘元件40的一部分相应设置在第一支脚支承件20与支脚部32之间，以及第二支脚支承件21与支脚部32之间。
支脚支承件20、21、绝缘元件40的两个部分和支脚部32通过作为紧固元件50的两个螺纹件以力锁合的方式彼此连接。
绝缘元件40的两个部分的尺寸设计成使得所述两个部分恰好填充支承元件的支脚部32的角形型材的第一面与支脚支承件20、21的上边缘之间的空间。选择绝缘元件的两个部分在横向方向上的尺寸，使得角形型材的第一面的边缘在紧固时不直接接触支脚支承件20、21的内侧。间距的选择基本上取决于管道保持件设计的主要关注点是热解耦还是机械稳定性。为此，通常要达到折衷，因为较小的间距与较大的间距相比意味着更好的机械稳定性，但是更高的热传递。在图示的示例中，选择了小的间距，并且因此针对机械稳定性优化了管道保持件。
支脚部32上的绝缘元件40的支承面积(A，单位为[mm2])的尺寸设计为使得所述支承面积满足条件K>3·106·A(-1.39)，其中“K”是指所选绝缘元件的常温耐压强度(单位为[N/mm2])。常温耐压强度的典型值例如在硅酸钙的情况下为27N/mm2，在通过耐高温聚合物粘合的基于玻璃纤维的层压件的情况下为约300N/mm2，并且在被压缩以形成层压件并且作为主要构成部分包含云母部分以及浸渍的有机硅树脂的绝缘材料的情况下为约400N/mm2。
图5在三维视图中概略性地示出了根据本发明的用于将管道10安装在支承装置上的管道保持件的第二实施例。图6在垂直于管道轴线的横截面中示出了根据图5的管道保持件。与根据图3和图4的管道保持件相反，在该实施例的情况下，支承元件包括两个管道托座31，用于以支承方式接纳管道10。两个管道托座31通过共同的支脚部32互相连接。支脚部32如同根据图3和图4的管道保持件的情况下那样被设计为T形型材形式的角形型材。作为支脚部32与支承元件的相应管道托座31之间的连接部的腹板30同样被设计为T形型材形式的角形型材，其中支脚部32和腹板30的相应表面部分以材料结合的方式互相连接，在图示的示例中彼此焊接。支承元件的两个腹板30沿管道10的方向延伸成基本上垂直于支承装置12并且相互平行，使得支承元件在横向视图(垂直于管道轴线)中具有U形轮廓。
以类似于根据图3和图4的管道保持件的方式，图5所示的管道保持件包括两部分耐压绝缘元件40，其中绝缘元件40的一部分分别设置在第一支脚支承件20和支承元件的支脚部32之间以及第二支脚支承件21和支承元件的支脚部32之间。绝缘元件40的两个部分的尺寸对应于在图3和图4的上下文中描述的尺寸，因此，考虑到理想的高机械稳定性，也设想了该管道保持件。该管道保持件凭借双T形支承结构也适于吸收高横向负荷。
图7在三维视图中概略性地示出了根据本发明的用于将管道10安装在支承装置上的管道保持件的第三实施例。图8在垂直于管道轴线的横截面中示出了根据图7的管道保持件。根据该实施例的管道保持件在其结构方面类似于图3和图4所示的管道保持件，差别在于支承元件的腹板30在管道的纵向方向上被设计得更宽，其中这同样是基本上平面的部件。
该实施例还包括两部分耐压绝缘元件40，其中绝缘元件40的一部分分别设置在第一支脚支承件20与支脚部32之间以及第二支脚支承件21和支承元件的支脚部32之间。绝缘元件在其外表面上由外壳60围绕，外壳60在本例中由钢板制成。外壳60在管道的纵向和横向方向上完全封装绝缘元件40。绝缘元件在朝向顶部的方向上未被外壳封装，因为本例中的管道保持件设置为被管道绝缘层包围。管道周围的绝缘层以及绝缘层的管状外壳在图8中未被示出，而是仅用虚线圆弧表示。在完成管道外壳时，管道外壳以密封方式邻接绝缘元件的外壳40，使得根据本发明的管道保持件的绝缘元件40受到保护以防天气影响或其它类型的损坏。
示例1：单托架管道保持件
将根据本发明以及根据图3和4所示的实施例的单托架管道保持件在其热性能方面与从现有技术中已知的根据图1的标准保持件进行比较。此外，将根据本发明的所述单托架管道保持件与根据第一和未审查公报DE 10 2014 109 599 A1的教导的根据该公报中的图2的相应的管道保持件——下文称为“绝缘保持件”——进行比较。
在管道保持件的描述中，对于下文中的所有部件，术语“长度”用于所述管道保持件在轴向管道方向上的范围，术语“宽度”用于垂直于该长度的径向范围，并且术语“高度”用于管道10在与支承装置12的方向垂直的方向上的范围。
标准保持件由材料厚度为10mm的钢制成。支脚部32的长度为250mm，长度为100mm。腹板30被设计成梯形，其高度为150mm，在支脚部上的长度为250mm，并且在管道托架上的长度为50mm。对于所测试的管道保持件的不同公称宽度，管道托架在不同直径下具有50mm的长度。
根据本发明的单托架管道保持件在其结构方面对应于图3和4所示的实施例。腹板30具有80mm的高度和50mm的长度。作为管道托座31的管道托架的长度同样为50mm。支脚部32由宽度和高度为50mm、长度为210mm的T形型材制成。管道托座、腹板和支脚部分别由具有5mm的材料厚度的钢制成，并且通过焊接以材料结合的方式互相连接。材料厚度为5mm的钢质L形型材——其分别长250mm、高60mm、宽40mm——被用作支脚支承件20、21。将由硅酸钙制成的绝缘元件40——其具有210mm的长度、30mm的宽度和45mm的宽度——分别插入支脚支承件与支脚部之间。支脚支承件、绝缘元件和支脚部通过作为紧固元件50的两个螺纹件连接，每个螺纹件分别具有100Nm的紧固力矩。绝缘元件在支脚部处的支承面积为9450mm2。绝缘元件的常温耐压强度为27N/mm2。
所测试的根据现有技术的绝缘保持件在其结构方面对应于文献DE 10 2014 109599 A1的图1和2所示的保持件。在该保持件的情况下，支承元件由两个单独成形的部分组成，这两个部分由钢板冲压而成并且以这样的方式弯曲，即，所成形部分的上端分别形成管道托座的一半。为了形成支承元件，通过在管道托座的高度水平处的凹槽组装两个成形部分以便彼此折叠。无缝过渡到支脚部中的腹板邻接管道托座。成形部分在安装状态下与支脚支承件重叠的那部分被认为是支脚部。构成成形部分的钢板的材料厚度为3mm，使得在安装状态下的腹板和支脚部的总材料厚度为6mm。腹板的高度为65mm，并且支脚部的高度为55mm，长度为85mm。管道托座的长度同样为85mm。支脚支承件被构造为L形型材，其高度为85mm，宽度为45mm。在支脚支承件与支脚部之间分别插入有长度为75mm、宽度为20mm、高度为75mm的硅酸钙绝缘元件。
在管道测试站进行热性能的确定，特别是归因于管道保持件的热损失。首先确定在不同温度下具有不同公称宽度的各种管道样本上的热损失。为此，使用具有与AGI限制曲线4一致的导热率的矿物棉绝缘壳对相应的管道样本进行绝缘。作为比较基础，确定通过没有管道保持件的管壳的热损失。
随后将待测试的管道保持件分别紧固在管道样本上，再次附接矿物棉绝缘层，并且再次确定热损失。然后，由最初通过没有管道保持件的管壳确定的管道样本的热损失减去测定的热损失的差异导出相应管道保持件的热损失(以瓦特为单位)。值列于下表中。测量期间的环境温度为20℃。
示例2：双托架管道保持件
在又一系列的测试中，将根据图5和6所示的实施例的根据本发明的双托架管道保持件与根据图2的相应双托架标准保持件进行比较。此外，将根据本发明的所述双托架管道保持件与根据第一和未审查公报DE 10 2014 109 599 A1的教导的根据其中的图3的相应管道保持件——下面称为“绝缘保持件”——进行比较。
标准保持件由钢制成，材料厚度为10mm。支脚部32的长度为250mm，宽度为100mm。腹板30被设计成矩形，高度为150mm，长度为250mm。作为管道托座的管道托架分别在轴向方向上附接在腹板的两端上。对于所测试的管道保持件的不同公称宽度，管道托架在不同直径下分别具有50mm的长度。
根据本发明的双托架管道保持件在其结构方面对应于图5和6所示的实施例。该管道保持件包括两个管道托架作为管道托座31，管道托座31分别具有50mm的长度。两个管道托座分别通过作为腹板的一个尺寸为50×50×6mm的T形型材连接，具有作为支脚部的尺寸为50×50×6mm的共同T形型材。三个T形型材由钢制成，并且通过焊接以材料结合的方式互相连接并与管道托架连接。支脚部的长度为210mm，腹板长度为80mm。使用材料厚度为6mm的由钢制成的L形型材——其分别长250mm，高60mm，宽40mm——作为支脚支承件20、21。将长度为210mm、宽度为30mm且高度为45mm的由硅酸钙制成的绝缘元件40分别插入支脚支承件与支脚部之间。与图5中的图示不同，支脚支承件、绝缘元件和支脚部通过作为紧固元件50的三个螺纹件连接，每个螺纹件分别具有100Nm的紧固力矩。绝缘元件在支脚部上的支承面积为9450mm2。绝缘元件的常温耐压强度为27N/mm2。
所测试的根据现有技术的绝缘保持件在其结构方面对应于文献DE 10 2014 109599A1的图3所示的保持件。成形部分的实施例对应于上面在单托架保持件的上下文中描述的实施例，使得双托架保持件仅在成形部件的数量以及支脚支承件的长度方面不同于单托架保持件。
确定热损失的程序对应于上面在示例1的上下文中描述的程序。结果在下表中再现。
然而，在又一系列的试验中，管道保持件在如下方面被检查，即，所述管道保持件在轴向管道方向(Fx)和径向方向(Fy)上可以吸收的最大力。为此，保持件分别固定地螺纹配合到支承装置上，并且在轴向或径向方向上的力施加在被夹持于保持件中的管道上。这些实验在300℃的介质温度下进行。
下表再现了相应保持件发生机械故障之前的最大力(单位为kN)：
力[kN] Fx Fy
绝缘保持件 24.6 11.0
根据本发明 49.6 18.5
根据本发明的单托架以及双托架管道保持件与现有技术中已知的保持件的区别在于在同时改善的隔热性下明显更高的力吸收。

Claims (11)

1.一种用于将管道(10)安装在支承装置(12)上的管道保持件，包括：
-两个支脚支承件(20，21)，其相互间隔开并且分别能够连接到所述支承装置(12)；
-支承元件，其具有腹板(30)、在所述腹板的上端处的管道托座(31)以及在所述腹板下端处的支脚部(32)，其中所述管道托座(31)、所述腹板(30)和所述支脚部(32)构造成是一体的或者以材料结合的方式彼此连接，并且其中所述支脚部(32)设置在所述支脚支承件(20，21)之间的中间空间中；
-至少一个耐压绝缘元件(40)，其设置在所述第一支脚支承件(20)与支脚部(32)之间以及所述第二支脚支承件(21)与所述支脚部(32)之间，
其中，所述支脚支承件(20，21)、所述绝缘元件(40)和所述支脚部(32)通过至少一个紧固元件(50)以力锁合的方式互相连接，并且所述管道保持件被设计用于耐受至少2.8kN的断裂载荷(根据DIN EN 13480-3:2013-11的附录J)，其特征在于，所述绝缘元件(40)在所述支脚部(32)上的支承面积(A，单位为[mm2])和所述绝缘元件的常温耐压强度(K，单位为[N/mm2])满足条件K>3·106·A(-1.39)。
2.根据权利要求1所述的管道保持件，其中，所述两个支脚支承件(20，21)分别具有第一面和第二面，所述第一面能够连接到所述支承装置(12)，所述第二面基本上垂直于所述第一面在所述管道(10)的方向上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的管道保持件，其中，所述支承元件的所述支脚部(32)被实施为角形型材，所述角形型材具有第一面和第二面，所述第一面延伸成基本上平行于所述支承装置(12)，所述第二面延伸成基本上垂直于所述第一面并且基本上平行于管道轴线。
4.根据权利要求3所述的管道保持件，其中，所述支承元件的所述支脚部(32)和所述管道托座(31)之间的连接部通过作为腹板(30)的、基本上平面的部件形成。
5.根据权利要求3所述的管道保持件，其中，所述支承元件的所述支脚部(32)和所述管道托座(31)之间的连接部通过作为腹板(30)的、具有角形型材的部件形成，所述角形型材具有第一面和第二面，所述第一面延伸成平行于所述支承元件的所述支脚部(32)的所述第二面，所述第二面延伸成基本上垂直于所述第一面。
6.根据权利要求1至5中的至少一项所述的管道保持件，其中，所述支承元件包括两个管道托座(31)，用于以支承方式接纳所述管道(10)，所述两个管道托座(31)通过共同的支脚部(32)互相连接。
7.根据权利要求6所述的管道保持件，其中，所述支承元件的所述支脚部(32)被构造为角形型材，所述角形型材具有第一面和第二面，所述第一面延伸成基本上平行于所述支承装置(12)，所述第二面延伸成基本上垂直于所述第一面并且基本上平行于管道轴线，所述支承元件的支脚部(32)和相应管道托座(31)之间的连接部通过作为腹板(30)的、具有角形型材的部件分别形成，所述角形型材具有第一面和第二面，所述第一面延伸成平行于所述支承元件的所述支脚部(32)的第二面，所述第二面延伸成基本上垂直于所述第一面。
8.根据权利要求3至7中的至少一项所述的管道保持件，其中，所述支承元件的所述支脚部(32)的所述角形型材的所述第一面与所述支承装置(12)间隔开。
9.根据权利要求3至8中的至少一项所述的管道保持件，其中，所述支脚支承件(20，21)的所述第二面延伸成基本上平行于所述支承元件的所述支脚部(32)的第二面，绝缘元件(40)利用至少100Nm的紧固力矩夹紧在所述两个第二面之间。
10.根据权利要求1至9中的至少一项所述的管道保持件，其中，所述绝缘元件(40)在其外表面上至少部分地被外壳(60)围绕。
11.根据权利要求1至10中的至少一项所述的管道保持件，其被设计用于承受至少6.4kN的断裂载荷(根据DIN EN 13480-3:2013-11的附录J)，其中所述绝缘元件(40)在所述支脚部(32)上的支承面积(A，单位为[mm2])和所述绝缘元件的常温耐压强度(K，单位为[N/mm2])满足条件K>2·106·A(-1.28)。
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