DE19821587A1

DE19821587A1 - Membrane-walled panels for a pressurized diffusion separation chamber

Info

Publication number: DE19821587A1
Application number: DE1998121587
Authority: DE
Inventors: Georg Nowak; Nils Alden Foster
Original assignee: KRC Umwelttechnik GmbH; Noell KRC Energie und Umwelttechnik GmbH
Current assignee: KRC Umwelttechnik GmbH; Noell KRC Energie und Umwelttechnik GmbH
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-18

Abstract

The diffusion separator membrane-wall consists of membrane-walled pipes, a protective coating, and a web. It has a coated web (6) on the side to be protected, outside the central axis (2) of the membrane-walled pipes (1). The membrane-walled pipes may be inset in the coated web (6), and or be welded to it. An arrangement is CLAIMED for enclosing a pressure chamber (8), of preferably rectangular section, comprising membrane walls (14), with outer bracing bands (12), and bandaging (9) attached between corner connectors (11).

Description

Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Membranwand entsprechend dem Oberbegriff des 1. Patentanspruches und eine Vorrichtung zum Umschließen eines Druckraumes.The proposed solution relates to a membrane wall according to the Preamble of the 1st claim and a device for Enclosing a print room.

Die vorgeschlagene Lösung ist überall dort anwendbar, wo gasdichte Membranwände mit Materialschichten zum Schutz vor Korrosion oder anderen elektrochemischen bzw. chemischen Angriffen erforderlich sind. Das ist insbesondere im Kessel- und Behälterbau der Fall. Weiterhin ist die vorgeschlagene Lösung dort anwendbar, wo ein Verstärken der Membranwand mit Materialschichten zum Schutz und zur Aufnahme von Kräften infolge von Wärmedehnungen und Über- bzw. Unterdruck in dem durch die Membranwände umschlossenen Raum erfolgen muß. Das betrifft insbesondere Räume mit rechteckigem Querschnitt.The proposed solution can be used wherever gas-tight Membrane walls with layers of material to protect against corrosion or other electrochemical or chemical attacks are required. This is particularly the case in boiler and container construction. Furthermore, the proposed solution applicable where reinforcing the Membrane wall with layers of material to protect and absorb Forces due to thermal expansion and overpressure or underpressure in the space enclosed by the membrane walls must take place. That concerns especially rooms with a rectangular cross-section.

Die Gestaltung von Membranwänden erfolgt in der gängigen Praxis durch Verbindungen der Membranwandrohre mit einem dichtgeschweißten Steg in der Mitte der Membranwandachse. Diese Bauweise wird auch als mittige Steganordnung bezeichnet. Die mittige Steganordnung erfolgt, um zu verhindern, daß Kräfte, welche in die Membranwand eingeleitet werden, zu Biegemomenten in der Wand führen, welche zu einer Überbeanspruchung der Membranwandrohre durch aus den Biegemomenten resultierenden Spannungen führen können. Die Kräfte, welche in die Membranwand eingeleitet werden, entstehen aufgrund von Über- bzw. Unterdruck in dem von den Membranwänden umschlossenen Raum und werden im weiteren als Kräfte aus Über- bzw. Unterdruck bezeichnet. Es ist bekannt, daß die Beschichtung solcher Membranwände durch geeignete Materialien zum Schutz der Membranwandrohre vor Korrosion oder anderen elektrochemischen bzw. chemischen Angriffen dient.The design of membrane walls takes place in common practice Connections of the membrane wall tubes with a tightly welded web in the center of the membrane wall axis. This design is also called the central one Bridge arrangement called. The central web arrangement is made to prevent forces that are introduced into the membrane wall to Bending moments in the wall lead to excessive stress of the membrane wall pipes by resulting from the bending moments Can cause tension. The forces exerted in the membrane wall are initiated, arise due to overpressure or underpressure in the enclosed by the membrane walls and are further referred to as forces from positive or negative pressure. It is known that the Coating such membrane walls with suitable materials for Protection of the membrane wall pipes against corrosion or others serves electrochemical or chemical attacks.

Es bestanden bisher Bedenken, die Rohrsteg-Rohrverbindung der Membranwand mit nicht mittiger Steganordnung auszuführen. Der Grund sind die aus der Asymmetrie der Rohrwand resultierenden Biegemomente, welche auftreten, sobald eine Kraft aus Unter- oder Überdruck in der Ebene der Membranwand-Mittelachse und quer zu den Rohren in die Membranwand eingebracht werden. Diese Biegemomente können nach Meinung der Fachleute zur Zerstörung der Membranwandrohre führen. Bedingt durch die unebene Oberfläche von Membranwänden mit mittiger Steganordnung ist es allerdings notwendig, die Schutzschicht der Oberflächenform der Membranwand auszugleichen, was zu einem erhöhten Fertigungsaufwand der Schutzschicht führt. Beispielsweise muß beim Auftragschweißen von Schutzschichten das Schweißwerkzeug und/oder das Werkstück in drei Richtungsachsen bewegt werden. Demzufolge ist bei der gängigen Gestaltung der Membranwand die Oberfläche, auf die die Schutzschicht aufgebracht werden muß, sehr viel größer als die projizierte Fläche der Membranwand, was zu einem erhöhten Aufwand beim Materialeinsatz für die Schutzschicht führt. Wird die Membranwand von einem Fluid überströmt, so kann die unebene Oberfläche der Membranwand zu Strömungsablösungen und Wirbeln führen, welche korrosive oder andere elektrochemische bzw. chemische Angriffe begünstigen. Treten beim Einsatz der Membranwand Verschmutzungen auf der Membranwandoberfläche bzw. der Oberfläche der Schutzschicht auf, so wird sowohl die Anlagerung von Verschmutzungen durch die unebene Oberfläche begünstigt als auch die Reinigung durch die unebene Oberfläche erschwert.So far, there have been concerns about the web-pipe connection of the Execute membrane wall with off-center web arrangement. The reason are the bending moments resulting from the asymmetry of the pipe wall, which occur as soon as a force from negative or positive pressure in the plane the membrane wall central axis and across the tubes in the Membrane wall can be introduced. These bending moments can Expert opinion lead to the destruction of the membrane wall pipes. Due to the uneven surface of membrane walls with a central one Bridge arrangement, however, it is necessary to protect the protective layer of the Compensate surface shape of the membrane wall, resulting in an increased Manufacturing effort of the protective layer leads. For example, when Deposition welding of protective layers, the welding tool and / or the Workpiece can be moved in three direction axes. Accordingly, the common design of the membrane wall, the surface on which the Protective layer must be applied, much larger than the projected Area of the membrane wall, which increases the effort for Material use for the protective layer leads. If the membrane wall of flows over a fluid, so the uneven surface of the membrane wall lead to flow separation and eddies, which are corrosive or other favor electrochemical or chemical attacks. Kick in use dirt on the membrane wall surface or the surface of the protective layer, so both the accumulation of Soiling is favored by the uneven surface as well Cleaning made difficult by the uneven surface.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Membranwand zu entwickeln, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet und eine Konstruktion aufweist, bei der mit geringem Material- und Fertigungsaufwand eine strömungstechnisch günstige Gestaltung erreicht wird, so daß die Oberfläche eine geringe Neigung zur Verschmutzung aufweist und dennoch gewährleistet ist, daß die Membranwand durch Unter- und Überdruck in einem Druckraum, den sie umgibt, nicht durch auftretende Biegemomente zerstört werden kann.It is therefore an object of the invention to develop a membrane wall that overcomes the disadvantages of the prior art and design has, with a low material and manufacturing costs fluidically favorable design is achieved so that the Surface has a low tendency to become dirty and yet it is ensured that the membrane wall in under and over pressure a pressure chamber that surrounds it, not due to bending moments can be destroyed.

Diese Aufgabe wird durch eine Membranwand entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des 1. Patentanspruches und eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 5 gelöst.This task is accomplished by a membrane wall characterizing features of claim 1 and a device solved according to claim 5.

Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungen der Erfindung wieder. Subclaims represent advantageous embodiments of the invention.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine Membranwand vor, deren beschichteter Steg in Richtung auf die zu schützende Seite außerhalb der Mittelwandachse angeordnet ist. Sofern Membranwandrohre durch Stege, die außerhalb der Membranwand-Mittelachse liegen, verbunden werden, können Rohr und Steg miteinander verschweißt sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Abstände zwischen den Rohren gleich sind. Vorteilhaft ist, die Rohre mit den Stegen gasdicht über ihre Länge zu verschweißen. Nach dem Verschweißen wird eine entsprechende Schutzschicht über dem Steg und dem Membranwandrohr in Richtung auf die zu schützende Seite aufgebracht. Entsprechende Verfahren dazu sind dem Fachmann bekannt.The solution according to the invention provides a membrane wall, the coated web in the direction of the side to be protected outside the Central wall axis is arranged. If membrane wall pipes are that lie outside the membrane wall center axis, pipe and web can be welded together. It is advantageous if the distances between the tubes are the same. It is advantageous that Weld pipes with the webs gastight along their length. After this A corresponding protective layer is welded over the web and the membrane wall tube in the direction of the side to be protected upset. Appropriate methods for this are known to the person skilled in the art.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der beschichtete Steg auf den Membranwandrohren in Richtung auf die zu schützende Seite angeordnet ist. Das hat den Vorteil, daß nur ein einziger Steg, beispielsweise in Form einer dünnen Platte, auf den in den entsprechenden Abständen angeordneten Membranwandrohren angebracht wird. Das Anbringen kann in der Weise erfolgen, daß die Rohre in den durchgehenden Steg eingelassen oder in entsprechenden Abständen mit dem durchgehenden Steg verschweißt werden. Diese Lösung hat den Vorteil, daß Gasdichtheit durch den durchgehenden Steg ohne weiteres gewährleistet ist. Weiterhin ist die Schutzschicht auf eine einzige Fläche des Steges aufbringbar. Die damit vorhandene, völlig ebene Fläche der Schutzschicht bietet ideale strömungstechnische Verhältnisse und keine Möglichkeit, daß sich Schmutz ansetzt. Wenngleich ein Verschweißen zwischen Steg und Membranwandrohr vorteilhaft ist, können je nach Materialart auch Membranwände hergestellt werden, indem Membranwandrohr und Steg miteinander verlötet oder verklebt werden. Eine andere Variante bei gegossenen Rohren sieht vor, die versetzten Mittelstege in den o. g. Varianten mit anzugießen und durch geeignete Verfahren miteinander zu verbinden.It is also advantageous if the coated web on the Membrane wall pipes arranged in the direction of the side to be protected is. This has the advantage that only a single web, for example in shape a thin plate on which at the appropriate intervals arranged membrane wall tubes is attached. The attachment can be in the way that the tubes are embedded in the continuous web or at appropriate intervals with the continuous web be welded. This solution has the advantage of being gas-tight the continuous web is easily guaranteed. Furthermore, the Protective layer can be applied to a single surface of the web. The one with it existing, completely flat surface of the protective layer offers ideal fluidic conditions and no possibility that dirt starts. Although welding between the web and Membrane wall pipe is also advantageous, depending on the type of material Membrane walls are made by membrane wall tube and web are soldered or glued together. Another variant at cast pipes provides for the staggered center webs in the above-mentioned Cast variants with and to each other by suitable processes connect.

Vorteilhaft bei den vorliegenden Lösungen ist nicht nur die Tatsache, daß mit geringem Aufwand eine Membranwand entsteht, die gute strömungsmechanische Eigenschaften aufweist, was eine Verminderung der Korrosion bzw. der Verschmutzung zur Folge hat, wobei eine leichte Reinigung möglich ist. Die erfindungsgemäße Membranwand hat für den Hersteller auch einen verminderten Material- und Arbeitszeiteinsatz für das Aufbringen einer Schutzschicht auf die Membranwand zur Folge.The advantage of the present solutions is not only the fact that with low effort a membrane wall is created, the good one has fluid mechanical properties, which reduces the Corrosion or pollution, with a slight Cleaning is possible. The membrane wall according to the invention has for the Manufacturer also a reduced use of materials and time for the Applying a protective layer on the membrane wall.

Um zu gewährleisten, daß die erfindungsgemäße Membranwand, vor allem bei ihrem Einsatz in quadratischen oder rechteckigen Druckräumen, durch größere Drücke oder Unterdrücke und das damit verbundene erhöhte Biegemoment zerstört werden, sieht die erfindungsgemäße Lösung weiterhin vor, daß die Membranwände, die einen Druckraum umgeben, mit Zug-Druck-Bän dern und Bandagen umgeben sind, wobei die Bandagen mit Eckverbindern zusammengehalten werden. Die Verbindung zwischen zwei Bandagen und einem Eckverbinder ist vorteilhafterweise lösbar ausgeführt. Tritt im Druckraum ein Über- bzw. Unterdruck auf, so wird die Membranwand nach außer gedrückt bzw. nach innen gezogen. Die dabei entstehenden Kräfte werden über ein oder mehrere Gleitverbindungen als Querkräfte auf die Bandagen übertragen. Über weitere Gleitverbindungen werden die Kräfte in die Eckverbinder eingeleitet. Die in die Eckverbinder eingeleitete Kraft liegt in einer Linie mit den Zug-Druck-Bändern. Um ein Knicken der Bänder bei Druckbeanspruchung zu verhindern, sind diese über die Gleitverbindungen mit der Bandage verbunden. Durch diese Konstruktion werden Kräfte aus Über- bzw. Unterdruck quer zu den Rohrachsen und in der Ebene der Membranwand-Mittelachse nicht in die Membranwand, sondern in die Zug-Druck-Bänder eingetragen.To ensure that the membrane wall according to the invention, especially when used in square or rectangular pressure rooms greater pressures or depressions and the associated increased Bending moment are destroyed, the solution according to the invention continues to see before that the membrane walls that surround a pressure chamber with tension-pressure banks and bandages are surrounded, the bandages with Corner connectors are held together. The connection between two Bandages and a corner connector is advantageously made detachable. If there is overpressure or underpressure in the pressure chamber, the membrane wall becomes pushed outwards or pulled inwards. The resulting Forces are applied as transverse forces via one or more sliding connections transfer the bandages. The forces are transferred via further sliding connections introduced into the corner connector. The force introduced into the corner connectors lies in line with the tension-compression bands. About a buckling of the ligaments To prevent pressure loads, these are to be avoided using the Sliding connections connected to the bandage. Through this construction forces from positive or negative pressure across the pipe axes and in the plane of the membrane wall center axis not into the membrane wall, but entered in the train-pressure tapes.

Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und 7 Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:The invention is based on an embodiment and 7 figures explained in more detail. The figures show:

Fig. 1 Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Membranwand 14, bei der die Membranwandrohre 1 in den beschichteten Steg 6 eingelassen wurden, Fig. 1 section of a membrane wall 14 according to the invention, wherein the membrane wall tubes have been embedded in the coated web 6 1,

Fig. 2 erfindungsgemäße Membranwand 14, bei der der beschichtete Steg 6 als Platte ausgebildet ist und auf die Rohre 1 aufgeschweißt wurde, Figure 2 membrane wall. 14 of the invention, wherein the coated web 6 is designed as a plate and is welded to the pipes 1,

Fig. 3 Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Membranwand 14, bei der der beschichtete Steg 6 oberhalb der Membranwand-Mittelachse 2 zwischen den beschichteten Membranwandrohren 1 angeordnet ist, Fig. 3 section of a membrane wall 14 according to the invention, wherein the coated web 6 is arranged above the membrane wall central axis 2 between the coated membrane wall tubes 1,

Fig. 4 schematische Darstellung der quadratischen Vorrichtung zum Umschließen eines Druckraumes 8, bestehend aus Eckverbindern 11, Bandagen 9, Membranwänden 14 und Zug-Druck-Bandagen 12, Fig. 4 is a schematic representation of the square apparatus for enclosing a pressure chamber 8 consisting of corner connectors 11, bandages 9, membrane walls 14 and train-pressure drum 12,

Fig. 5 schematische Darstellung einer quadratischen Vorrichtung zum Umschließen eines Druckraumes 8, bei der zwischen Bandagen 9, Zug-Druck-Band 12 und Membranwand 14 Klemmbleche 10 und Halterungen 16 angeordnet sind, Fig. 5 shows a schematic representation of a square device are arranged to enclose a pressure chamber 8, in which between bandages 9, train-pressure belt 12 and the membrane wall 14 clamping plates 10 and brackets 16,

Fig. 6 Ausschnitt eines Zug-Druck-Bandes 12 mit Klemmblech 10, Halterung 16 und Membranwandsteg 6, Fig. 6 section of a train-pressure belt 12 with clamping plate 10, bracket 16 and diaphragm wall ridge 6,

Fig. 7 Ausschnitt eines Eckverbinders 11 an zwei Bandagen 9 mit innenliegender Membranwand 14 und Zug-Druck-Band 12. FIG. 7 segment of a corner connector 11 at two drums 9 with internal diaphragm wall 14 and train-pressure belt 12.

Fig. 1 zeigt den Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Membranwand 14, bei der die Membranwandrohre 1 und die Stege 6 eine glatte Oberfläche bilden. Die Membranwand mit Steg 6 mit Stegdurchmesser 5 wurde mit einer Schutzschicht 3 mit dem Schutzschichtdurchmesser 4 beschichtet. Die Oberfläche der Stege 6 und die Scheitel der Membranwandrohre 1 liegen in einer Ebene. Die Stege 6 werden einzeln mit den Membranwandrohren 1 verschweißt. Bei dieser Steganordnung ist eine optimale Wärmeabfuhr aus den Stegen 6 bei gleichzeitig glatter Oberfläche der Membranwand 14 möglich. Fig. 1 shows a section of a membrane wall of the present invention 14, wherein the membrane wall tubes 1 and the ribs 6 form a smooth surface. The membrane wall with web 6 with web diameter 5 was coated with a protective layer 3 with a protective layer diameter 4 . The surface of the webs 6 and the apex of the membrane wall tubes 1 lie in one plane. The webs 6 are individually welded to the membrane wall tubes 1 . With this web arrangement, optimal heat dissipation from the webs 6 is possible with a smooth surface of the membrane wall 14 .

Sollte der Fertigungsaufwand für diese Art von Membranwand 14c zu hoch und die thermische Belastung der Membranwand 14 relativ klein sein, so können die Membranwandrohre 1 auch in gleichmäßigen Abständen, parallel mit dem Steg 6 verschweißt werden, der - wie Fig. 2 zeigt - ebenfalls eine durchgehende Platte darstellt. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Platte vor der Montage beschichtbar ist.If the manufacturing effort for this type of membrane wall 14 c is too high and the thermal load on the membrane wall 14 is relatively small, the membrane wall tubes 1 can also be welded at regular intervals, parallel to the web 6 , which - as shown in FIG. 2 - also represents a continuous plate. This solution has the advantage that the plate can be coated before assembly.

Die Fig. 3 zeigt eine Variante, bei der die Stege 6 zwischen den Membranwandrohren 1 außerhalb der Membranwand-Mittelachse 2 angeordnet sind. Bei dieser Lösung überzieht die Schutzschicht 3 sowohl das Membranwandrohr 1 als auch den Steg 6 zwischen den Membranwandrohren 1. FIG. 3 shows a variant in which the webs 6 between the membrane wall tubes 1 outside the membrane wall central axis 2 are arranged. In this solution, the protective layer 3 covers both the membrane wall tube 1 and the web 6 between the membrane wall tubes 1 .

Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der quadratischen Anordnung von vier Membranwänden 14 um einen Druckraum 8, wobei die Membranwände 14 von Bandagen 9 und Zug-Druck-Bändern 12 umgeben sind und Eckverbinder 11 die Bandagen 9 miteinander verbinden. Die Verbindung mit den Eckverbindern 11 wird als lösbare Verbindung zwischen den Bandagen 9 in Fig. 7 gezeigt. FIG. 4 shows a schematic representation of the square arrangement of four membrane walls 14 around a pressure chamber 8 , the membrane walls 14 being surrounded by bandages 9 and tension-pressure bands 12 and corner connectors 11 connecting the bandages 9 to one another. The connection with the corner connectors 11 is shown as a detachable connection between the bandages 9 in FIG. 7.

Zwischen den Bandagen 9, Zug-Druck-Bändern 12 und der Membranwand 14 sind Klemmbleche 10 und Halterungen 16 mit Sicherungsblechen 17 angebracht, wie das aus Fig. 5 zu entnehmen ist. Diese Verbindung ist detailliert noch einmal aus Fig. 6 zu entnehmen. Klemmbleche 10 und Halterungen 16 können mit der Membranwand 14 verschweißt und über die Länge der Wand versetzt zueinander angeordnet sein. Zwischen der Bandage 9, die als Stahlträger ausgebildet sein kann, und dem Zug-Druck-Band 12 muß eine Gleitbewegung möglich sein. Between the bandages 9 , tension-compression bands 12 and the membrane wall 14 , clamping plates 10 and brackets 16 with locking plates 17 are attached, as can be seen in FIG. 5. This connection can be seen again in detail from FIG. 6. Clamping plates 10 and brackets 16 can be welded to the membrane wall 14 and offset from one another over the length of the wall. A sliding movement must be possible between the bandage 9 , which can be designed as a steel beam, and the tension-compression band 12 .

Reference list

11

Membranwandrohr
Membrane wall tube

22nd

Membranwand-Mittelachse
Membrane wall central axis

33rd

Schutzschicht
Protective layer

44th

Schutzschichtdurchmesser
Protective layer diameter

55

Stegdurchmesser
Web diameter

66

Steg
web

77

Rohrabstand
Pipe spacing

88th

Druckraum
Pressure room

99

Bandage
bandage

1010th

Klemmblech
Clamping plate

1111

Eckverbinder zur Übertragung der Kräfte aus den Bandagen Corner connector for transferring the forces from the bandages

99

auf die Zug-Druck-Bänder on the Train-pressure tapes

1212th

Zug-Druck-Band
Train-pressure tape

1414

Membranwand
Membrane wall

1616

Halterung der Bandage Brace of the bandage

99

mit Sicherungsblech with locking plate

1717th

auf der Membranwand on the membrane wall

1414

1717th

Sicherungsblech
Lock washer

1818th

Bolzen
bolt

Claims

1. membrane wall, consisting of membrane wall tube, protective layer and web, characterized in that a coated web ( 6 ) is arranged in the direction of the side to be protected outside the membrane wall central axis ( 2 ).

2. Membrane wall according to claim 1, characterized in that the coated web ( 6 ) on the membrane wall tubes ( 1 ) is arranged in the direction of the side to be protected.

3. membrane wall according to claims 1 and 2, characterized in that the coated web ( 6 ) on the membrane wall tubes ( 1 ) is welded.

4. Membrane wall according to claims 1 and 2, characterized in that the membrane wall tubes ( 1 ) in the coated web ( 6 ) are embedded.

5. Device for enclosing a pressure chamber ( 8 ), preferably with a rectangular cross section, consisting of membrane walls ( 14 ) according to one of claims 1 to 4 and corner connectors ( 11 ), between which in the direction of the pressure chamber ( 8 ), the membrane walls ( 14 ) are arranged on the inside with a tension-compression band ( 12 ) and bandages ( 9 ), the corner connectors ( 11 ) connecting the bandages ( 9 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that between the membrane wall ( 14 ) and bandage ( 9 ) a holder ( 16 ) is arranged.

7. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized in that between the tension band ( 10 ) and bandage ( 9 ) clamping plates ( 10 ) are arranged.

8. Device according to one of claims 5 to 7.

characterized in that the connections between bandages ( 9 ) and corner connectors ( 11 ) represent detachable connections.