-
Technisches Gebiet
-
Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft das Gebiet der Gasabfuhrsysteme, insbesondere ein Gasabfuhrsystem.
-
Stand der Technik
-
Auf dem Gebiet der Gasabfuhrsysteme besteht ein hohes Risiko hinsichtlich der Dauerhaftigkeit/Bruchbildung beim Verschweißen eines austenitischen Stahls mit einem ferritischen Stahl unter der Bedingung einer sehr hohen Temperatur, also wenn das abgeführte Gas eine Temperatur von höher als 850 Grad Celsius aufweist. Aufgrund der höheren Wärmeausdehnungsrate des austenitischen Materials gegenüber dem ferritischen Material tritt beim Schweißen während eines Heizvorgangs ein großer thermomechanischer Bruch auf.
-
Mit anderen Worten führen im Rahmen eines Gasabfuhrsystems die Temperatur eines Gasabfuhrrohres von möglich 800°C bis 900°C und der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungsfähigkeiten des Austenits und des Ferrits leicht zu dem Problem des Dauerbruchs, also dem Problem der thermischen Ermüdung bei einer hohen Temperatur, der Schweißnaht.
-
Angesichts des vorstehenden Problems wird vorher entweder ein drittes Material mit einer Wärmeausdehnungsrate, die zwischen denen des austenitischen Materials und des ferritischen Materials liegt, zum Herstellen einer Verbindung oder ein doppelschichtiger Kegelkörper verwendet. Jedoch kann keine derartige Lösung das vorstehende Problem ausreichend lösen.
-
Zur besseren Lösung des vorstehenden Problems wird ein besonderer Aufbau mit einem gegossenen Kegelkörper aus einem austenitischen Material von Fachleuten auf diesem Gebiet geschaffen, um die Anforderung an die Dauerhaftigkeit der Gasabfuhrsysteme zu erfüllen.
-
Offenbarung des Gebrauchsmusters
-
Dem vorliegenden Gebrauchsmuster liegt die Aufgabe zugrunde, zum Überwinden des Nachteils der Anfälligkeit der Schweißnaht eines Gasabfuhrsystems für Rissbildung infolge unzureichender Dauerhaftigkeit im Stand der Technik ein Gasabfuhrsystem bereitzustellen.
-
Gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster wird die Aufgabe gelöst durch die folgende Ausgestaltung:
- Ein Gasabfuhrsystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabfuhrsystem einen Kegelkörper und ein Rohr umfasst, wobei ein Schwanzende des Kegelkörpers mit einer U-förmigen Struktur versehen ist und ein Ende des Rohrs in die U-förmigen Struktur eingeführt und damit einstückig verschweißt ist.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass der Kegelkörper aus einem austenitischen Material und das Rohr aus einem ferritischen Material hergestellt ist.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass die U-förmige Struktur über die Außenoberfläche des Schwanzendes des Kegelkörpers nach außen hinausragt.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass die Außenoberfläche eines Endes des Rohrs mit dem oberen Ende der U-förmigen Struktur verschweißt und an der Schweißstelle ein Schweißabschnitt ausgebildet ist.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass innerhalb des Rohrs ein Keramik-Substrat vorgesehen ist.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass zwischen dem Keramik-Substrat und dem Rohr eine Faserschicht vorgesehen ist.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass es sich bei dem für den Kegelkörper verwendeten austenitischen Material um den austenitischen Edelstahl 309 handelt.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass es sich bei dem für das Rohr verwendeten ferritischen Material um den ferritischen Edelstahl 409/441 handelt.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass der in die U-förmigen Struktur des Kegelkörpers eingeführte Abschnitt des Rohrs eine Länge von mehr als 10 mm aufweist.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist vorgesehen, dass die U-förmige Struktur einen inneren Spalt von größer als 6 mm aufweist.
-
Das vorliegende Gebrauchsmuster zeichnet sich durch die folgenden positiven Auswirkungen aus:
- Bei dem Gasabfuhrsystem nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster wird ein besonderer Aufbau mit einem gegossenen Kegelkörper aus einem austenitischen Material verwendet, womit die Temperatur örtlich abgesenkt und die Steifigkeit des Kegelkörpers aus einem austenitischen Material örtlich erhöht werden kann. Bei einem Heizvorgang kann die Wärmeausdehnung des Kegelkörpers aus einem austenitischen Material gesteuert und somit ein Bruch des Kegelkörpers aus einem austenitischen Material beim Verschweißen mit einem ferritischen Bauteil vermieden werden. Bei dem Gasabfuhrsystem wird ein einziger Kegelkörper eingesetzt, dessen Struktur leichter herstellbar ist und auch bei einer höheren Temperatur des abgeführten Gases (beispielsweise höher als 950°C) intakt bleiben kann.
-
Figurenliste
-
Zum besseren Verständnis vorstehender und weiterer Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des vorliegenden Gebrauchsmusters erfolgt nachstehend eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels. In den beiliegenden Zeichnungen stehen gleiche Bezugszeichen stets für gleiche Merkmale. Darin zeigen:
- 1 ein Gasabfuhrsystem gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster in einer schematischen strukturellen Darstellung, und
- 2 den Kegelkörper in dem Gasabfuhrsystem gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster in einer schematischen strukturellen Darstellung.
-
Bezugszeichenliste
-
| Kegelkörper |
10 |
| Rohr |
20 |
| U-förmige Struktur |
11 |
| Schweißabschnitt |
30 |
| Keramik-Substrat |
40 |
| Faserschicht |
50 |
-
Ausführliche Ausführungsformen
-
Zum besseren Verständnis der vorstehenden Aufgabe, Merkmale und Vorteile des vorliegenden Gebrauchsmusters wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen auf die konkrete Ausführungsform des Gebrauchsmusters näher eingegangen.
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen auf ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters näher eingegangen. Nachfolgend wird auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters näher eingegangen, welches Ausführungsbeispiel beispielhaft in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist. In allen beiliegenden Zeichnungen stehen gleiche Bezugszeichen, soweit möglich, für gleiche oder ähnliche Teile.
-
Obwohl die in dem vorliegenden Gebrauchsmuster verwendeten Begriffe aus allgemein bekannten Begriffen ausgewählt wurden, erfolgt der Auswahl einiger Begriffe in der Beschreibung des Gebrauchsmusters anhand der Feststellung des Anmelders oder der Anmelderin und die konkrete Bedeutung ist aus entsprechenden Teilen der vorliegenden Anmeldung zu entnehmen.
-
Des Weiteren soll das vorliegende Gebrauchsmuster nicht nur anhand der verwendeten Begriffe, sondern mit Hilfe der Bedeutung einzelner Begriffe verstanden werden.
-
1 zeigt ein Gasabfuhrsystem gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster in einer schematischen strukturellen Darstellung, 2 zeigt den Kegelkörper in dem Gasabfuhrsystem gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster in einer schematischen strukturellen Darstellung,
-
Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, offenbart das vorliegende Gebrauchsmuster ein Gasabfuhrsystem. Es umfasst einen Kegelkörper 10 und ein Rohr 20, wobei ein Schwanzende des Kegelkörpers 10 mit einer U-förmigen Struktur 11 versehen ist und ein Ende des Rohrs 20 in die U-förmigen Struktur 11 eingeführt und damit einstückig verschweißt ist. Dabei ist der Kegelkörper 10 vorzugsweise aus einem austenitischen Material und das Rohr 20 vorzugsweise aus einem ferritischen Material hergestellt.
-
Vorzugsweise ragt die U-förmige Struktur 11 über die Außenoberfläche des Schwanzendes des Kegelkörpers 10 nach außen hinaus. Die Außenoberfläche eines Endes des Rohrs 20 ist mit dem oberen Ende der U-förmigen Struktur 11 verschweißt und an der Schweißstelle ist ein Schweißabschnitt 30 ausgebildet.
-
Ferner ist innerhalb des Rohrs 20 ein Keramik-Substrat 40 vorgesehen. Zwischen dem Keramik-Substrat 40 und dem Rohr 20 ist eine Faserschicht 50 vorgesehen.
-
Dabei handelt es sich bei dem für den Kegelkörper 10 verwendeten austenitischen Material vorzugsweise um den austenitischen Edelstahl 309. Bei dem für das Rohr 20 verwendeten ferritischen Material handelt es sich vorzugsweise um den ferritischen Edelstahl 409/441.
-
Insbesondere weist der in die U-förmigen Struktur 11 des Kegelkörpers 10 eingeführte Abschnitt des Rohrs 20 eine Länge von mehr als 10 mm auf. Die U-förmige Struktur 11 weist einen inneren Spalt von größer als 6 mm auf.
-
Bei der vorstehenden Ausgestaltung ist der Kegelkörper 10, der aus einem austenitischen Material gegossen hergestellt ist, über den Schweißabschnitt 30 mit dem Rohr 20, das aus Ferrit hergestellt ist, verschweißt. Herkömmlich wäre der Kegelkörper 10 aus einem austenitischen Stahl mittels eines Gussverfahrens und das Rohr 30 aus einem ferritischen Stahl hergestellt. Aufgrund der höheren Wärmeausdehnungsrate des Kegelkörpers 10, der aus dem austenitischen Material hergestellt wäre, gegenüber dem Rohr 20, der aus dem Ferrit hergestellt wäre, würde beim Erwärmen mittels einer Anlage bis auf eine sehr hohe Gastemperatur (beispielsweise höher als 850°C) ein thermomechanischer Bruch an einer Stelle in der Nähe des Schweißabschnitts 30 auftreten. Innerhalb des Rohrs 20 wird ein Keramik-Substrat 40 zur Behandlung abgeführten Gases verwendet. Zwischen dem Keramik-Substrat 40 und dem Rohr 20 ist eine Faserschicht 50 vorgesehen, welche Faserschicht 50 einen bestimmten Druck aufweist, um das Keramik-Substrat 40 zu schützen.
-
Da der Kegelkörper 10 aus dem austenitischen Material und das Rohr 20 aus dem Ferrit voneinander abweichende Wärmeausdehnungsraten aufweisen, ist zum Entgegenwirken einer Verformung an dem Schweißabschnitt 30 bei einer hohen Temperatur eine U-förmige Struktur an dem Schwanzende des Kegelkörpers 10 aus dem austenitischen Material bei dem vorliegenden Gebrauchsmuster ausgebildet. Mit einer derartigen besonderen U-förmigen Struktur kann die Steifigkeit des Schwanzendes des Kegelkörpers örtlich erhöht und die Temperatur des Schweißabschnitts örtlich abgesenkt werden, was schließlich zum Entgegenwirken der Wärmebelastung an dem Schweißabschnitt 30 bei einer hohen Temperatur beitragen kann. Somit kann eine Rissbildung an dem Bereich in der Nähe des Schweißabschnitts 30 vermieden werden, was zum Lösen des Problems hinsichtlich der thermomechanischen Dauerhaftigkeit des Schweißbereichs zwischen einem ferritischen Material und einem austenitischen Material beiträgt.
-
Beispielsweise kann mit der U-förmigen Struktur an dem Schwanzende aus dem austenitischen Edelstahl 309 die radiale Steifigkeit örtlich erhöht und der innere heiße Luftstrom geführt werden. Mit einer derartigen Struktur kann der Schweißabschnitt 30 zwischen dem gegossenen Kegelkörper aus dem austenitischen Edelstahl 309 und dem Rohr 20 aus dem ferritischen Edelstahl 409/441 geschützt werden.
-
Der Außendurchmesser des Rohrs 20 soll derart eingestellt werden, dass eine Verbindung mit der inneren Kontaktfläche des Kegelkörpers 10 hergestellt wird, um einen engen Spalt zwischen dem Rohr 20 und dem Kegelkörper 10 sicherzustellen. Der in die U-förmigen Struktur des Kegelkörpers 10 eingeführte Abschnitt des Rohrs 20 soll eine Länge von mehr als 10 mm aufweisen, und die U-förmige Struktur einen inneren Spalt von größer als 6 mm aufweisen soll.
-
Zusammenfassend wird bei dem Gasabfuhrsystem nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster ein besonderer Aufbau mit einem gegossenen Kegelkörper aus einem austenitischen Material verwendet, womit die Temperatur örtlich abgesenkt und die Steifigkeit des Kegelkörpers aus dem austenitischen Material örtlich erhöht werden kann. Bei einem Heizvorgang kann die Wärmeausdehnung des Kegelkörpers aus einem austenitischen Material gesteuert und somit ein Bruch des Kegelkörpers aus einem austenitischen Material beim Verschweißen mit einem ferritischen Bauteil vermieden werden. Bei dem Gasabfuhrsystem wird ein einziger Kegelkörper eingesetzt, dessen Struktur leichter herstellbar ist und auch bei einer höheren Temperatur des abgeführten Gases (beispielsweise höher als 950°C) intakt bleiben kann.
-
Trotz der bisherigen Beschreibung der konkreten Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters versteht sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass diese nur beispielhaft erläutert wurde und der Schutzumfang des Gebrauchsmusters durch die beigefügten Ansprüche definiert wird. Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet können ohne Verlassen der Prinzipien und der Grundideen des vorliegenden Gebrauchsmusters verschiedene Abänderungen und Modifikationen an solchen Ausführungsformen vornehmen, welche Abänderungen und Modifikationen ebenfalls unter den Schutzumfang des vorliegenden Gebrauchsmusters fallen.
