DE1812272A1 - Vorrichtung zum waagerechten Ausrichten der Verstaerkungsstreben einer Dampferzeuger-Brennkammer - Google Patents

Description

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23. 11ο 1968 köAo

Anmeldert Coabustion Engineering Inc., Windsor, Connecticut, U₀S.A₀

Vorrichtung zum waagerechten Ausrichten -der Verstärkungsstreben einer Dampferzeuger-

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Die Erfindung betrifft Dampferzeuger und insbesondere Vorrichtungen sum waagerechten Ausrichten der Verstärkungsstreben, so dass keine übersäeeigen Drehmomente an den Halterungen der Verstärkungsetreben auftreten.

Die Brennkammern grosser Dampferzeuger sind üblicherweise von oben her aufgehängt und mit dampferzeugenden Bohren aus&ä* kleidet. Wenn die Einheit ihre Betriebstemperatur annimmt, dehnt sich die Brennkammer in senkrechter und horizontaler Richtung aus. Manche Einheiten werden in der Brennkammer mit überdruck, dagegen andere mit unterdruck betrieben. In beiden Fällen muss für kurzzeitige Druckanstiege in der Brennkammer auf Grund kleinerer Brennkammerexplosionen oder auf Grund des Zündens zusätzlicher Brenner Vorsorge getroffen werden. Diese Druckunterschiede verursachen Verformungen der Brennkammer und erzeugen hohe Spannungen an verschiedenen Stellen, so dass die Isolierung zerstört wird, wenn nicht Vorrichtungen zum Versteifen der Brennkammer vorgesehen sind. Deshalb werden üblicherweise Verstärkungsstreben verwendet· Sie sind ausserhalb der Brennkammer angeordnet und an ihr befestigt und begrenzen die Verformung der Brennkammerwand· Da der Druck in der Brenn» kammer auf alle Wände wirkt, sind die Verstärkungsstreben auf gegenüberliegenden Wänden durch Zugstangen miteinander verbunden, so dass die Verstärkungestreben entsprechende Reaktions- kräfte aufeinander ausüben.

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Di® senkrecht gerichtet© Ausdehnung eines gross« Dampferzeugers liegt ia der Srössenordnung von 30 ca (12 inches) auf seiner gesamten Höhe. Aussardem tritt noch eine iiorisoatal gerichtete Ausdehnung der Brennkaamerwäad®- auf» üa auBe@vhB.lh der Brennkammer angeordneten Verstärkungastreben haben kleimer® Temperaturen und dehnen, sich nicht so stark'wie dl© Brennkammer·» wände aus« Deshalb ist es üblich' geworden, di@ Verstärkung^» streben an den Brenskammerwandrohrea auf verscMedeneii Höhen zu befestigen ₉ so dass ei© sieh zusammen alt den loferön ia ssBkrechtar Blchtuag bewegen. Das Ausmaas dieser Bewegung häagt iron dar .senkrecht gerichteten Ausdehnimg des Daapf arzsBgera ia des?- Höhe der Verstärkungsstrebe ab. Ia horizontaler Sichtung ist die Verstärkungsstrebe am einer Stelle fest mit der BreaiikamiBer-» wand verbuaden und kana an anderen Stellen gegsa die Breaakaamer« wand gl®it@n₀ Di© Zugetangen zwischen gegenüberliegenden Verstärkungsstrebeia sind dicht an der BreankaiaffieiEwaad angeordnet _t. so dass sie ihre Temperatur annehmen_o Auf äisse Weise ist die waagerecht© Bewegung gegenüberliegestta Veratiutaiiagsstreieii der Ausdehnung der Breankammer angegliclieii®

Bi© groisen Teratärtoegeetrebeia einä aa d©a exzentrisch auf gehängt; - rad das

verursacht ein Drehmoiieat um die Befestigaagestelieo Ea können auch noch ameätauch« Kraft® an den. TeratäÄUBgastreTbeB. auftreten _s wenn sie Z₀ B₀ «ur Befestigung Toa Bsteea oder anäeren Teilen dienano Di© Aufnahme das Drelmoiaeiits im des Befestigoiagsvorrichtungea würde dort hohe Kräfte entwickeln, lies ■beeinträchtigt aber die GlelfefShlgkeit, die auf ttia4. der lelativlse* wegung zwischen der Brenakammerwand'iiiii, äea Terstärlmmgsstrebeia erforderlich, ist wa& würde aussenden aete hon© !©kale Brehmoment-e und entsprechende Spannungen in den Br@BAana©rwaaärötir©n entwickeln»

Ea ist daslialb übliäh. geworden,, weitere Vorrielitmsgen zur Aufaahme dieses Drelmomeate zu irerwendea® ütolieiieiwiiis® führt ©iae Vorrichtung senkrecht nach unten "ton einer ■α. einer unterem bis auf eiaea

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Έίηο KI«Jiae3? an der unteren Verstärkungaatrebe v/irht xait dieser Vorrichtimg zusammen, so dass das Drehmoment der obsren Verstärkungsstrebe in eine Kraft senkrecht zur Brennkammerwand umgesetzt wird. Dies wird über der ganzen Höhe der Einheit wiederholt und zwischen Jedem Paar von Verstärkungsstreben sind üblicherweise drei oder vier senkrecht verlaufende Vorrichtungen angeordnete Von der untersten Verstärkungsstrebe verlaufen glsichzedtig solche Vorrichtungen nach oben* so dass ihr Drehmoment in der Ebene der nächst höheren Verstärkungsstrebe in eine senkrecht zur Brennkammerwand gerichtete Kraft umgesetzt wird und umgekehrte

Bei einer solchen Anordnung müssen diese senkrecht verlaufenden Vorrichtungen in ziemlich grosser Anzahl über der gesamten Höhe der Einheit angeordent sein und bilden ein ziemlich dichtes Rahmenwerkf so dass die Einheit nur noch begrenzt zugänglich ist. Ausserdera sind beträchtliche Materialmengen für diese Vorrichtungen erforderliche

Die Erfindung hat die Aufgabe, das Drehmoment einer Verstärkungsstrrebe um ihren Befestigungspunkt ohne übermässige Kräfte in den Befestigungsvorrichtungen aufzunehmen·

Eins weitere Aufgabe ist es, die dafür erforderlichen Materialmengen so klein wie möglich zu halten.

Noch eine weitere Aufgabe ist es, gleichzeitig das bisher verwendete dichte Rahmenwerk mit der entsprechenden beschränkten Zugänglichkeit der Brennkammer zu vermeiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum waagerechten Ausrichten der Verstärkungs streben einer senkrecht expandierenden Dampferzeuger-Brennkammer mit einer höheren und tieferen* an der Brennkammer exzentrisch gehalterten Vor a tärkungsstrebe _t bei der an der höheren Verstärkungsstrebe ein nach unten führender Arm und an der tieferen ein nach oben führender Arm starr befestigt ist und beide Arme horizontal gerichtete Kräfte

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9 0 9 8 3 2/0192 ORIGINAL INSPECTED

Sie Holire laufen Über die geaaste Höhe des Dampferaeugers und dehnen sieh in Längsrichtung aus, wenn die Einheit ihre . Betriebstemperatur annimmt» Sa die parallel verlaufenden Bahre aneinander gesehweisst sind, dehnt eich die Brennkammer auch in waagerechter Richtung aus· Damit der rechteckige Grundriss der Brennkammer unter sämtlichen Druckbedingungen erhalten bleibt, sind gegenüberliegende Verstärkungsetreben 4 und 5 bnr· 6 und ? an gegenüberliegenden Wänden der Brennkammer angeordnet· Sie Verstärkungsstreben sind in verschiedenen Ebenen auf der Bin· der Einheit in der in den !Figuren 2 und 4 dargestellten Welse befestigt» Bin erhöhter Brennkammerdruck preist die Bohr· nach aueeen gegen die Veratärkungestrebe 4_V die so eine Verformung der Brennkaamwirwanti verhindert. SLe Verstärkungsstrebe 5 dient auf der gegenüberliegenden Wand dem gleichen Zweck. Sie Zugstangen 8 -verbinden die Enden der gegenüberliegenden Verstärkungsstreben udd liefern die notwendig· Beaktionskraft. Si· Zugetangen 8 bestehen aus verschiedenen Steilen, von denen einer der Brennkammer dicht benachbart angeordnet ist» so dass er die Hohrtemperatur annimmt und sich die Zugstange im gleichen Hass wie die Brennkammer horizontal ausdehnt. Auf diese Welse bewegen sieh die Verstärkungeetreben mit der expandierenden Brennkammer auseinander, so dass Ihr Abstand von den Brennkammerwänden erhalten bleibt«

SLe untere Veratärkungsitrebe 4 (figur 2) ist an dem Brennkammerwandrohr 5 durch den Bügel 17 und den Bolsen 18 befestigt. Bähe der Mittellinie der Brennkammerwand 1st diese Befestigung starr, wehrend an anderen Stellen ein Langloch vorgesehen ist, so dass sich die Brennkammer relativ su der Verstärkuagsatrebe horizontal ausdehnen kann. Sas Gewicht der Verstärkungestrebe 4 erseugt «in Drehmoment, um den Befestigungebolzen 18. SLn tu* eätalicher Bolsen oberhalb des Bolzens 18 könnte dieses Drehmoment wirksam auffangen, würde jedoch beträchtliche KrSft· in dieser Befestigungevorrichtung erzeugen. Auf dies· Wels· würde •in beträchtliches Drehmoment auf die Bohre 3 übertragen und da dies· Wasser und Dempf unter hohem Druck enthalten und der

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Breimkammerstrahlung ausgesetzt sind, sind die von dem Drehmoment erzeugten hohen Spannungen unzulässig« .

Sine höhere Verstärkungstrebe ist auf ähnliche Weise an den Bohren 3 durch den Bügel 23 und den Bolzen 24 befestigt. Auch diese Verstärkungsstrebe steht unter einem Drehmoment, das durch ihr Gewicht erzeugt wird. Ein senkrechter Doppel-T-Träger 25 ist an die obere Verstärkungsstrebe 22 angeschweisst uM führt senkrecht nach unten. Ein senkrechter Doppel-T-Träger 27 ist an die untere Verstärkungsetrebe 4 angeschweisst und führt senkrecht nach oben, und zwar parallel zu dem Träger 25 _o Die Träger sind so angeordnet, dass sie auf einer mittleren Ebene 28 aufeinander gleiten.

Pas Drehmoment der höheren Verstärkungsetrebe 22 wird durch eine auf den Träger 25 in der Ebene 28 ausgeübte horizontale Kraft ausgeglichen ο Diese Kraft wird durch den Trager 27 brennkammersei tig auf den Träger 25 ausgeübt und weist nach rechts. Eine gleichgrosse aber entgegengesetzt gerichtete horizontale Kraft nach links wirkt auf den Träger 27 vom Träger 25» Diese Kraft gleicht das Drehmoment der unteren Verstärkungsstrebe 4 aus.

Da die Träger 25 und 27 auf Umgebungstemperatur bleiben, während die Brennkammerwandrohre 3 auf 380° C (700° P) erhitzt werden, muss eine senkrechte Relativbewegung zwischen den höheren und tieferen Veretärkungsstreben ermöglicht werden. Deshalb gleiten die Träger 25 und 27 aufeinander. Die Berührungestelle in der Ebene 28 wird eo gewählt» dass die horizontale Kraft gerade das Drehmoment Jeder Voretärkungsstrebe ausgleicht. Ist das Gewicht* der Verstärkungsetreben gleich, so entwickeln sie dieselben Drehaoxnonte und der Abstand I^ der Ebene 28 von der Befestigungseben· der höheren Verstärkungsstrebe ist gleich dem Abstand I^ der Ebene 28 von der Befestigungsebene der tieferen Vers-ärkungestrebe° Werden auf die Veretärkungsetreben verschiedene Drekmome&ter ausgeübt, eo sollen sich die Abstand· L₁ und L₂ umge-

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kehrt wie dl· Drehmomente der Verstärkungestreben um ihre Befestigungsstellen verhalten. Sind die Verstärkungastreben zusätzlichen. Belastungen ausgesetzt wie z« B. Bohrhalterungen, so müssen diese Belastungen bei der Bestimmung von L₁ und L₂ in Betracht gezogen werden, so dass an der ßbene 28 die horizontale Kraft stets die Drehmomente der Verstärkungsstreben ausgleicht·

Auf ähnliche Weise sind die Verstärkungsstreben 5, 6, und 7 alt

aen nächst höheren Veretärkungsstreben gekoppelt. Die verbleibenden

Verstärkungsetreben des Dampferzeugers auf den verschiedenen Ebenen sind in ähnlicher Welse In Paaren wie die Verstärkungs- Λ

streben 4 und 22 zusammengefasst.

Die nach rechts und horizontal gerichtete Kraft auf den Träger drückt die obere Verstärkungsstrebe 22 von der Brennkanmerwand weg. Dieselbe Kraft wirkt in entgegengesetzter Sichtung auf ,den Träger 27 und drückt die untere Verstärkungsstrebe 4 gegen die Brennkammerw&nd. Damit die Brennkammerwände die·· horizontalen Belastungen nicht aufnehmen müssen» wird dieselbe Anordnung wie in Figur 2 auf der entgegengesetzten Seite der Einheit verwendet. Die Verstärkungsstrebe 5 liegt der Verstärkungaetrebe 4 direkt gegenüber und eine weitere Verstärkungsstreb· liegt der Verstärkungsstrebe 22 gegenüber. Die auf die höheren und tieferen Verstärkunfestraben ausgeübten horizontalen Kräfte werden durch die Zug- stangen 8 übertragen und dl· Br^nnkaeaerwandrohre 3 müssen dl··· Kraft· nicht aufnehmen.

In den Figuren 4 und 5 l*t eine ander· Anordnung dargestellt, bei der die tiefer« Verstärkung«strebe 4 wieder an den Brennkammerwandrohren 3 durch Bügel 17 und Bolzen 18 befestigt let. Die höhere Verstärkungsstreb· 22 1st an den Brennkamaerwandrohren 3 durch Bügel 23 und Bolzen 24 befestigt. Ein senkrechter Arm 35 ist an die höhere Verstärkungsetrebe 22 angeschweiest und verläuft senkrecht nach unten· Ähnlich 1st ein senkrechter Arm 37 an die tiefer· Verstärkungsstrebe 4 angeschweiest und verläuft

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parallel zu dem oberen, Arm 35 nach oben«, Der obere Arm 35 befindet sich brennkamaerseitig neben dem unteren Arm 37· Auf der Höhe der Ebene 28 , die nach dem asaTorbeschriebenen Verfahren ausgesucht worden ist, sind Löcher in di® .senkrecht verlaufenden Arme gebohrt. Ein Zugbolzen 38 ist durch beide Am® geführt und steht unter Spannung· Der Zugbolzen ist mit - Wiegeseheiben 39 und einer Mutter 40 versehen, die durch ein® Punktachweiseung g<isichert 1st· Zwischen beiden senkrechten Amen besteht ein geringer Abstand 42· Wenn die Einheit auf ihre Betriebstemperatur kömmt f bewegen sich die höheren und tieferen Verstätkungsetreben 4- und 22 in senkrechter Richtung auseinander. Der Bolzen 38 kippt dann auf den Wlegeschelben 39 ¹J^d überträgt weiterhin die horisontal gerichteten Kräfte und gestattet gleichseitig di© freie Relativbewegung in senkrechter Richtung. Obwohl die An·» Ordnung mit Wiegesoheiben vorgezogen wird, kann dasselbe Ergebnis durch die Verwendung eines Xianglochs erreicht werden« dag ein Gleiten des Bolzens gestattet oder durch die Verwendung eines genügend langen Bolzens, dessen Biegsamkeit die senkrechte Be« wegung ermöglicht.

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Obwohl ein bevorsugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde» versteht es sich, dass dies nur der ?eranschaulichung dient und dass Änderungen möglich sind, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

Anlage 6 Patentansprüche

2 Blatt Zeichnungen mit
5 Figuren

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Claims (1)

1. Patentansprüche

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   1.) Vorrichtung zum waagerechten Ausrichten der Verstärkungastreben einer senkrecht expandierenden Dampf erzeugerbrenn« kammer mit einer höheren und tieferen, an der Brennkammer exzentrisch gehalterten Verstärkungestrebe, dadurch gekennzeichnet, dass an der höheren Verstärkungestrebe (22) ein nach unten führender Arm (25) und an der tieferen (4) ein nach oben führender Arm (27) starr befestigt ist und beide Arme horizontal gerichtete Kräfte in einer zwischen den Verstärkungsstreben liegenden Ebene (28) aufeinander ausüben, deren Abstände (L₁ und L₂) von der Eben· der Befestigungepunkte der höheren (22) und tieferen (4) Verstärkungsstrebe sich umgekehrt wie die Drehmomente der Verstärkungestreben um ihre Befestlgungspunkte -verhalten <,

   2») Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomente beider Verstärkungsstreben um ihre Befestigungspunkte gleich sind und die Ebene (28) in der liitte zwischen den Ebenen der Befestigungspunkte der höheren und tieferen Verstärkungsstrebe liegt.

   3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment j#der Verstärkungsstrebe nur von ihrem Gewicht erzeugt wird und die Gewichte der Veratärkungsstreben gleich sind.

   4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 t dadurch gekennzeichnet, dass die Arme an die Verstärkungsstreben (22 bzw. 4) senkrecht angesohweisste aufeinander gleitende Träger (25 bzw.27) -. sind, von denen der untere (27) brennkammereeitig neben dem oberen (25) angeordnet ist.

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   5o) Vorrichtung nach Ansprach I₉ 2'oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die -A»© aa dea VerstärkungSBtreben (22 bzw. 4) senkrecht angesehweisate Träger (35 fcsw· 3?) »iad«> von deaea der obere (35) brennkamaerseitlg meibfn dea witerea (3?) mit ge· ffimgem Abetand (42) angeordnet Ist und durch, die ©in Bolzen (38) führt und'dle. horisontal gerichteten Kräfte "bei freier gtriAtetea? Helativbeweguag ler

   6.) Yorriclitniijag- aaA irgendeinem der'

   dadurch gekeanseiehnet« dass SBogstangea (β)--die gegenüberliegenden Ende der höheren "b«?«, tieferea Teratärkungsstreben auf gegsaüberliegenden Breankauiiierseiten verbinden _Q

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