DE102009057680B4 - Fastening element for a chemically, mechanically and / or thermally loaded lining element and lining device - Google Patents
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Abstract
Befestigungselement für chemisch, mechanisch und/oder thermisch belastete Auskleidungselemente in Industrieanlagen,
mit einem formschlüssig in einer Unterkonstruktion (10) verankerten Verankerungselement (22) zur Übertragung von Kräften von dem Auskleidungselement (12) auf die Unterkonstruktion (10),
wobei das Verankerungselement (22) aus wärmeisolierendem Material hergestellt ist,
wobei das Verankerungselement (22) eine von der Unterkonstruktion (10) wegweisende Anlagefläche (28) für das Auskleidungselement (12) aufweist, und
einem im Wesentlichen innerhalb des Verankerungselements (22) angeordneten Fixierelement (24), das an der Anlagefläche (28) zur Verbindung mit dem Auskleidungselement zugänglich ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass das Fixierelement (24) einen Kopf (40) zum Halten in dem Verankerungselement (22) aufweist und
der Kopf (40) in einer Vertiefung (38) des Verankerungselements (22) angeordnet ist.Fastening element for chemically, mechanically and / or thermally loaded lining elements in industrial plants,
with an anchoring element (22) anchored in a form-fitting manner in a substructure (10) for transmitting forces from the lining element (12) to the substructure (10),
wherein the anchoring element (22) is made of heat-insulating material,
wherein the anchoring element (22) has a bearing surface (28) pointing away from the substructure (10) for the lining element (12), and
a fixing element (24) arranged substantially inside the anchoring element (22) and accessible on the contact surface (28) for connection to the lining element,
characterized in that
in that the fixing element (24) has a head (40) for holding in the anchoring element (22) and
the head (40) is arranged in a recess (38) of the anchoring element (22).
Description
Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement für chemisch, mechanisch und/oder thermisch belastete Auskleidungselemente in Industrieanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Auskleidungseinrichtung mit einem entsprechenden Befestigungselement gemäß Anspruch 12.The invention relates to a fastening element for chemically, mechanically and / or thermally loaded lining elements in industrial plants according to the preamble of
Industrieanlagen, wie Anlagen in der Chemieindustrie, Energieerzeugungsanlagen und dergleichen sind häufig hohen chemischen, mechanischen und/oder thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Dies gilt insbesondere auch für in der Industrie eingesetzte Behälter, Rohrleitungen, Abgasanlagen und dergleichen. Derartige Industrieanlagen weisen beispielsweise eine Unterkonstruktion auf, die aus Stahl, Beton, Ziegeln und dergleichen hergestellt sein kann. Da die auftretenden chemischen, mechanischen und/oder thermischen Belastungen zu Beschädigungen der Unterkonstruktion führen würden, ist die Übergangskonstruktion mit Auskleidungselementen versehen. Hierbei kann es sich um Elemente aus geeignetem Kunststoffmaterial, geeigneten gegebenenfalls beschichteten Metallen, Edelstahl etc. handeln. Die Auskleidungselemente sind je nach auftretender Belastung unmittelbar mit der Unterkonstruktion verbunden oder in einem Abstand zu der Unterkonstruktion über entsprechende Abstandshalter befestigt. Häufig sind zwischen den Auskleidungselementen und der Unterkonstruktion noch Zwischenschichten, beispielsweise aus Isolationsmaterial vorgesehen, um insbesondere eine zu große Wärmeeinbringung in die Unterkonstruktion zu vermeiden. Insbesondere bei Unterkonstruktionen aus Beton oder Ziegeln ist dies wichtig, da hohe Temperaturen zu einer Zerstörung der Unterkonstruktion führen würden.Industrial plants, such as plants in the chemical industry, power generation plants and the like are frequently exposed to high chemical, mechanical and / or thermal stresses. This applies in particular to containers used in industry, pipelines, exhaust systems and the like. Such industrial plants have, for example, a substructure, which can be made of steel, concrete, bricks and the like. Since the occurring chemical, mechanical and / or thermal stresses would lead to damage to the substructure, the transition structure is provided with lining elements. These may be elements of suitable plastic material, suitable optionally coated metals, stainless steel, etc. Depending on the load, the lining elements are connected directly to the substructure or fastened at a distance from the substructure via corresponding spacers. Frequently intermediate layers, for example made of insulating material, are provided between the lining elements and the substructure in order to avoid, in particular, excessive heat input into the substructure. This is particularly important for substructures made of concrete or bricks, as high temperatures would lead to destruction of the substructure.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es ein Befestigungselement zu schaffen, mit dem ein starken chemischen, mechanischen und/oder thermischen Beanspruchungen ausgesetztes Auskleidungselement auf einfache Weise auf einer insbesondere aus Beton hergestellten Unterkonstruktion gehalten werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Auskleidungseinrichtung mit einem derartigen Befestigungselement zu schaffen.The object of the invention is to provide a fastener with which a strong chemical, mechanical and / or thermal stresses exposed lining element can be kept in a simple manner on a particular made of concrete substructure. It is another object of the invention to provide a corresponding liner with such a fastener.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, bzw. eine Auskleidungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12.The object is achieved by a fastener with the features of
Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist zur Auskleidung von Industrieanlagen geeignet. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Rauchgasentschwefelungsanlage, bei der in einem Turm Abgase mit hohen Temperaturen eingeleitet werden. Das Gas wird mit einer Kalkmilchsuspension beregnet, so dass sich im unteren Bereich des Turms Gips bildet und hierdurch eine Reinigung der Abgase erfolgt. Eine derartige Industrieanlage ist hohen chemischen, mechanischen und auch thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Erfindungsgemäß ist daher ein Auskleidungselement, das beispielsweise aus mehreren einen Mantel bildenden Platten aus Metall hergestellt sein kann, an einer Unterkonstruktion befestigt.The fastening element according to the invention is suitable for lining industrial plants. This is, for example, a flue gas desulfurization, in which exhaust gases are introduced at high temperatures in a tower. The gas is irrigated with a lime suspension so that gypsum is formed in the lower part of the tower, thereby cleaning the exhaust gases. Such an industrial plant is exposed to high chemical, mechanical and also thermal stresses. According to the invention, therefore, a lining element, which can be made of metal, for example, from a plurality of plates forming a jacket, attached to a substructure.
Insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen ist es hierbei bevorzugt, eine Unterkonstruktion aus Beton oder Stein vorzusehen. Unterkonstruktionen aus Stahl sind erheblich teurer und in der Konstruktion aufwendiger.In particular, for economic reasons, it is preferred to provide a substructure made of concrete or stone. Substructures made of steel are considerably more expensive and more complex in construction.
Erfindungsgemäß sind daher zur Befestigung des Auskleidungselements an der Unterkonstruktion mehrere Befestigungselemente vorgesehen, die jeweils formschlüssig in der Unterkonstruktion verankert sind. Hierzu weisen die Befestigungselemente ein Verankerungselement auf, das zur Übertragung von Kräften von dem Auskleidungselement auf die Unterkonstruktion geeignet ist. Bei den auftretenden Kräften handelt es sich einerseits um das Gewicht des Auskleidungselementes selbst, sowie um die insbesondere durch thermische Verformung des Auskleidungselements auftretenden Kräfte. Das erfindungsgemäße Verankerungselement ist ferner aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt. Hierdurch ist vermieden, dass die hohe, im inneren der Industrieanlage herrschende Temperatur, bzw. die Temperatur des Auskleidungselements in die Unterkonstruktion eingebracht wird. Dies ist unbedingt erforderlich, da eine Unterkonstruktion aus Stein oder Beton mit nicht mehr als ca. 80°C belastet werden sollte, die Temperaturen im Inneren der Industrieanlage, insbesondere eines Turms einer Rauchgasentschwefelungsanlage, jedoch über 200°C betragen können.According to the invention, therefore, a plurality of fastening elements are provided for fastening the lining element to the substructure, which are each anchored in a form-fitting manner in the substructure. For this purpose, the fastening elements have an anchoring element which is suitable for transmitting forces from the lining element to the substructure. The forces that occur are on the one hand the weight of the lining element itself, as well as the forces occurring in particular by thermal deformation of the lining element. The anchoring element according to the invention is further made of a heat-insulating material. This avoids that the high, prevailing in the interior of the industrial plant temperature, or the temperature of the lining element is introduced into the substructure. This is absolutely necessary because a substructure made of stone or concrete should be loaded with not more than about 80 ° C, the temperatures inside the industrial plant, in particular a tower of a flue gas desulfurization, but may be over 200 ° C.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, das Verankerungselement aus Keramik oder einem Keramik aufweisenden Material herzustellen. Das Verankerungselement ist somit einerseits formschlüssig in der Unterkonstruktion verankert und weist andererseits an der von der Unterkonstruktion abweisenden Seite eine Anlagefläche auf, mit der das Auskleidungselement mittelbar oder unmittelbar verbunden ist. Über die Anlagefläche erfolgt das Einbringen bzw. das Aufnehmen der auftretenden Kräfte.It is particularly preferred in this case to produce the anchoring element of ceramic or a ceramic material having. The anchoring element is thus anchored on the one hand in a form-fitting manner in the substructure and on the other hand has on the side facing away from the substructure on a contact surface with which the lining element is connected directly or indirectly. About the contact surface is the introduction or recording of the forces occurring.
Zur Befestigung des Auskleidungselements an der Anlagefläche des Verankerungselements ist ferner je Befestigungselement mindestens ein Fixierelement vorgesehen. Das insbesondere stiftartig ausgebildete Fixierelement ist im wesentlichen innerhalb des Verankerungselements angeordnet, wobei das Fixierelement an der Anlagefläche des Verankerungselements frei zugängig ist. Hierbei ist die Zugänglichkeit vorzugsweise dadurch realisiert, dass das Fixierelement über die Anlagefläche vorsteht. Da das Fixierelement in besonders bevorzugter Ausführungsform aus Metall hergestellt ist, kann beispielsweise ein Verschweißen des ebenfalls aus Metall hergestellten Auskleidungselements mit dem Fixierelement erfolgen. Hierbei ist vorzugsweise zwischen dem Auskleidungselement und dem Fixierelement ein Verbindungselement vorgesehen. Das Verbindungselement ist vorzugsweise bandförmig ausgebildet und ebenfalls aus Metall. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt somit ein Verbinden des mindestens einen Fixierelements mit dem bandförmigen Verbindungselement, wobei sodann das Auskleidungselement mit dem Verbindungselement insbesondere durch Verschweißen verbunden ist.To attach the lining element to the contact surface of the anchoring element Furthermore, each fixing element provided at least one fixing element. The particular pin-like fixing element is arranged substantially within the anchoring element, wherein the fixing element on the contact surface of the anchoring element is freely accessible. In this case, the accessibility is preferably realized in that the fixing element projects beyond the contact surface. Since the fixing element is made of metal in a particularly preferred embodiment, for example, a welding of the lining element also made of metal can be done with the fixing. In this case, a connecting element is preferably provided between the lining element and the fixing element. The connecting element is preferably formed band-shaped and also made of metal. In a preferred embodiment, the at least one fixing element is thus connected to the band-shaped connecting element, the lining element then being connected to the connecting element, in particular by welding.
Das Fixierelement weist erfindungsgemäß einen Kopf auf, um das Fixierelement sicher in dem Verankerungselement zu halten. Hierbei ist das Fixierelement insbesondere stiftförmig ausgebildet und weist einen im wesentlichen im Bereich der Rückseite des Verankerungselements angeordneten Kopf auf. Das Fixierelement wird vorzugsweise von einer Rückseite des Verankerungselements in dieses eingeführt. Der Kopf des Fixierelements ist in einer Vertiefung des Verankerungselements anzuordnen, so dass der Kopf innerhalb des Verankerungselements angeordnet ist. Durch das Anordnen des Kopfs des Fixierelements in einer Vertiefung ist sichergestellt, dass durch das Fixierelement keine Wärmebrücke entsteht. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn das Fixierelement aus wärmeleitfähigem Material wie Metall hergestellt ist. Hierzu kann die Vertiefung vorzugsweise zusätzlich mit Kunstharz verfüllt werden, so dass einerseits ein Halten des Fixierelements in dem Verankerungselement gewährleistet ist und zusätzlich durch das Kunstharz eine Isolation erfolgt. Ferner ist es möglich, den Querschnitt des Vertiefungselementes entsprechend dem Querschnitt des Kopfes zu wählen. Hierbei kann ein quadratischer oder rechteckiger Querschnitt gewählt werden, um ein Verdrehen des Fixierelements zu vermeiden.The fixing element according to the invention has a head to hold the fixing securely in the anchoring element. In this case, the fixing element is in particular designed in the form of a pin and has a head arranged substantially in the region of the rear side of the anchoring element. The fixing element is preferably introduced from a rear side of the anchoring element in this. The head of the fixing element is to be arranged in a recess of the anchoring element, so that the head is arranged within the anchoring element. By arranging the head of the fixing in a recess ensures that no thermal bridge is formed by the fixing. This is particularly important when the fixing element is made of thermally conductive material such as metal. For this purpose, the recess can preferably be additionally filled with synthetic resin, so that on the one hand a holding of the fixing element is ensured in the anchoring element and in addition takes place through the resin insulation. Furthermore, it is possible to choose the cross section of the recess element corresponding to the cross section of the head. In this case, a square or rectangular cross-section can be selected in order to avoid twisting of the fixing element.
Um den unterschiedlichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten Rechnung zu tragen, ist es bevorzugt, dass das Auskleidungselement gegenüber dem Verankerungselement insbesondere in der Ebene der Anlagefläche verschiebbar ist. Bevorzugt ist es hierbei, dass die Verschiebung zwischen dem Verbindungselement und dem Fixierelement realisiert ist, so dass das Auskleidungselement mit dem Verbindungselement insbesondere durch Verschweißen fest verbunden werden kann.In order to take account of the different coefficients of thermal expansion, it is preferred that the lining element is displaceable relative to the anchoring element, in particular in the plane of the contact surface. It is preferred in this case that the displacement between the connecting element and the fixing element is realized, so that the lining element can be firmly connected to the connecting element, in particular by welding.
Um eine möglichst gute Kraftübertragung von dem Auskleidungselement in die Unterkonstruktion zu verwirklichen, weist das Verankerungselement vorzugsweise einen sich in Richtung der Unterkonstruktion erweiternden Querschnitt auf. Hierdurch ist eine Hinterschneidung ausgebildet. Bei einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Verankerungselement ist dieses zumindest in dem Bereich der innerhalb der Unterkonstruktion angeordnet ist, kegelstumpfförmig erweitert. Vorzugsweise ist das Verankerungselement im Längsschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildet.In order to realize the best possible transmission of force from the lining element into the substructure, the anchoring element preferably has a cross section widening in the direction of the substructure. As a result, an undercut is formed. In the case of a rotationally symmetrical anchoring element, this is widened in the shape of a truncated cone at least in the region which is arranged within the substructure. Preferably, the anchoring element is dovetailed in longitudinal section.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Verankerungselement bereits bei der Herstellung der Unterkonstruktion, das heißt insbesondere beim Gießen der Unterkonstruktion aus Beton mit eingegossen wird und somit nach innen in Richtung des später zu montierenden Auskleidungselementes vorsteht. Es ist jedoch auch möglich, nachträglich Verankerungselemente vorzusehen. Hierzu kann in der Unterkonstruktion eine Ausnehmung vorgesehen oder eingebracht werden, die einen etwas größeren Querschnitt als das Verankerungselement aufweist. Das Verankerungselement wird sodann in die Ausnehmung eingesetzt, die anschließend mit Kunstharz verfüllt wird. Nach Aushärtung des Kunstharzes, das eine feste Verbindung mit der Unterkonstruktion, insbesondere mit dem Beton eingeht, ist ebenfalls ein Hinterschnitt realisiert, so dass hohe Kräfte von dem Auskleidungselement auf die Unterkonstruktion übertragen werden können.It is particularly preferred that the anchoring element is already poured in the production of the substructure, that is, in particular during casting of the substructure made of concrete and thus projects inwardly in the direction of the later to be mounted lining element. However, it is also possible to provide subsequent anchoring elements. For this purpose, a recess can be provided or introduced in the substructure, which has a slightly larger cross-section than the anchoring element. The anchoring element is then inserted into the recess, which is then filled with synthetic resin. After curing of the synthetic resin, which forms a firm connection with the substructure, in particular with the concrete, an undercut is also realized, so that high forces can be transmitted from the lining element to the substructure.
Vorzugsweise ist zwischen dem Auskleidungselement und der Unterkonstruktion Isoliermaterial angeordnet um auch an diesem Bereich ein zu starkes Erwärmen der Unterkonstruktion zu vermeiden. Bei dem Isoliermaterial kann es sich beispielsweise um Keramikfasermatten, Kalciumsilikat-Platten oder ähnliches handeln.Preferably, insulating material is arranged between the lining element and the substructure in order to avoid overheating of the substructure even at this area. The insulating material may be, for example, ceramic fiber mats, calcium silicate plates or the like.
Ferner betrifft die Erfindung eine Auskleidungseinrichtung für Industrieanlagen. Diese weist ein Auskleidungselement auf, das von einer Unterkonstruktion getragen ist. Die Befestigung des Auskleidungselement an der Unterkonstruktion erfolgt hierbei mittels mehrerer der vorstehend beschriebenen Befestigungselemente.Furthermore, the invention relates to a lining device for industrial plants. This has a lining element, which is supported by a substructure. The attachment of the lining element to the substructure takes place here by means of several of the fastening elements described above.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Gaseintrittsstutzens eines Rauchgaswäschers in Rauchgasentschwefelungsanlagen ist eine aus Beton hergestellte Unterkonstruktion
Eine Verankerungsvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform (
Zur Fixierung des Auskleidungselements
Die zwischen dem Auskleidungselement
Das Fixierelement
Der Stift
Um ein sicheres Halten des Verankerungselements
Bei der in
Der wesentliche Unterschied dieser Ausführungsform besteht darin, dass das Verankerungselement
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