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Einleitung
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Die
Erfindung betrifft eine lösbare, verdrehsichere Verbindung
zwischen einem Anschlussstutzen einer Sprühdüse
eines Rauchgaswäschers und einem Anschlussrohr zur Zuführung
von zu versprühender Suspension zu der Sprühdüse,
wobei die Sprühdüse vorzugsweise entweder aus
einem gesinterten Keramikmaterial oder einem hochverschleißfesten
metallischen Material besteht und das Anschlussrohr aus einem faserverstärkten
Kunststoffmaterial, wobei des Weiteren das Anschlussrohr mit einem
muffenförmigen Endabschnitt über einen Endabschnitt
des Anschlussstutzens greift und eine Sicherung der Verbindung in
axiale Richtung durch mindestens ein von außen durch den
muffenförmigen Endabschnitt des Abschlussrohres hindurch
geführtes und entfernbares Sicherungselement erfolgt, welches
einerseits mit einer Haltefläche an dem Anschlussrohr und
andererseits mit einer gegenüberliegenden Haltefläche
an dem Anschlussstutzen zusammenwirkt.
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Stand der Technik
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Eine
derartige lösbare Verbindung ist beispielsweise aus der
EP 1 544 531 A1 bekannt.
Für die einwandfreie technische Funktion von Rauchgaswäschern
ist die exakte Positionierung der in Gruppen in unterschiedlichen
Ebenen der Wäscher angeordneten Düsen bzw. der
durch diese definierten Sprühkegel der austretenden Suspension
entscheidend. Aus diesem Grunde ist zum einen die Möglichkeit
zur vergleichsweise feinen Justierung der Düsen, insbesondere
eines Verdrehens der Düsen um die Längsachse ihres
Anschlussstutzens, von großer Bedeutung. Ebenso wichtig
ist es jedoch, dass die einmal korrekt in Bezug auf das Anschlussrohr
positionierte Düse sich im laufenden Betrieb nicht relativ zu
dem Anschlussrohr verdrehen kann, wodurch sich ein fehlerhaftes
Sprühverhalten ergeben würde. Aus diesem Grunde
wird gemäß der
EP 1 544 531 A1 eine formschlüssige
Verbindung mit stabförmigen, geradlinig in den Kontaktbereich
von Anschlussstutzen und Anschlussrohr eingebrachten Sicherungselementen
vorgeschlagen. Die formschlüssige Verbindung ist dabei
dergestalt ausgeführt, dass die im Bereich eines radial
vorstehenden Flansches ausgeführten Halteflächen
unter einem Winkel zu einer senkrecht zur Längsachse der
Rohrverbindung verlaufenden Ebene ausgerichtet sind. Diese Neigung der
Halteflächen führt dazu, dass eine Verdrehung der
beiden verbundenen Rohrelemente verhindert wird, weil das stabförmige
Sicherungselement in den üb rigen nicht abgeschrägten
Bereichen des umlaufenden Bundes keinen Raum vorfände.
Solange das Sicherungselement somit hinreichend inkompressibel und
unverformbar ist, wird durch die nur über definierte Abschnitte
an dem umlaufenden Bund angeordneten Halteflächen eine
Relativverdrehung nach einmaliger Herstellung der Formschlussverbindung verhindert.
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Als
nachteilig tritt bei der bekannten Verbindung in Erscheinung, dass
eine Justierung der zu verbindenden Rohrelemente nicht möglich
ist. Bei dem in der
EP
1 544 531 A1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind
gerade einmal zwei um 180° zueinander verdrehte Montagepositionen
möglich. Außerdem ist die Festigkeit der Rohrverbindung
in Bezug auf eine axiale Zugbelastung insofern vergleichsweise gering, als
die auf Scherung beanspruchten Flächenbereiche der beiden
Sicherungselemente recht klein sind.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare, verdrehsichere
Verbindung zwischen einem Anschlussstutzen einer Sprühdüse
eines Rauchgaswäschers und einem Anschlussrohr zur Zuführung
von zu versprühender Suspension so weiterzuentwickeln,
dass zum einen leicht die Möglichkeit geschaffen werden
kann, in einer Vielzahl von Stellungen, die sich jeweils durch eine
Relativerdrehung der beiden zu verbindenden Elemente voneinander
unterscheiden, eine axiale Sicherung herzustellen. Außerdem
soll die Verbindung in der Lage sein, vergleichsweise große
axiale Kräfte sicher aufzunehmen.
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Lösung
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Ausgehend
von einer Verbindung der eingangs beschriebenen Art wird die vorstehend
genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Sicherungselement
flexibel ist und der Krümmung einer inneren Mantelfläche
des muffenförmigen Endabschnitts zumindest teilweise folgt
und dass eine Verdrehsicherung zwischen dem Anschlussstutzen und
dem Anschlussrohr unabhängig von den Halteflächen
für das Sicherungselement ist.
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Das
flexible Sicherungselement, das der Krümmung der inneren
Mantelfläche des muffenförmigen Endabschnitts
folgend für die axiale Sicherung der Verbindung sorgt,
bietet aufgrund seiner großen möglichen Länge
eine große auf Scherung beanspruchbare Fläche,
so dass die Spannung, d. h. die Materialbeanspruchung, vergleichsweise
gering bleibt. Im Idealfall kann sich das Sicherungselement quasi über
den gesamten Umfang der inneren Mantel fläche des muffenförmigen
Endabschnitts erstrecken, so dass sich als Kraftübertragungsquerschnitt eine
rechteckige Fläche mit der Breite der wirksamen Breite
des Sicherungselements ergibt. Gegenüber der insgesamt
wirksamen Kraftübertragungsfläche bei der
EP 1 544 531 A1 kann
bei gegebenen Axialkräften die Materialbeanspruchung des
Sicherungselements deutlich gesenkt werden.
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Außerdem
bietet die erfindungsgemäße Trennung der beiden
Funktionen axiale Sicherung, d. h. Übertragung von Zugkräften,
einerseits und Verdrehsicherung, d. h. Aufnahme von Momenten um die
Längsachse der zu verbindenden Rohrelemente, andererseits
die Möglichkeit, dass eine feine Justierung der Winkelposition
der beiden zu verbindenden Teile realisierbar ist. Durch die räumliche
Trennung lassen sich somit die beiden zu verbindenden Teile zunächst
in der gewünschten Winkelausrichtung zueinander zusammenfügen,
wonach als zweiter Schritt die Einführung des Sicherungselements
erfolgt, wobei stets dieselben Halteflächen an dem Anschlussrohr
und dem Anschlussstutzen zusammenwirken. Aufgrund der Unabhängigkeit
von axialer und Verdrehsicherung kann letztere theoretisch stufenlos ausgeführt
sein, wobei aus Gründen einer hinreichend hohen Sicherheit
zumindest ein Mikro-Formschluss vorliegen sollte, um ein unbeabsichtigtes Ändern
der Winkelposition im Betrieb zu verhindern.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Verdrehsicherung durch
mindestens ein Formschlusselement erfolgt, das an der äußeren
Mantelfläche des Anschlussstutzens oder der inneren Mantelfläche
des muffenförmigen Abschnitts des Anschlussrohres angeordnet
ist und in mindestens eine angepasste Ausnehmung in der inneren
Mantelfläche des Anschlussrohres oder in der äußeren
Mantelfläche des Anschlussstutzens eingreift. Derartige
radial nach außen bzw. innen sich erstreckende Erhebungen
und Vertiefungen, die komplementär zueinander ineinander
greifen, sind beispielsweise auch von Wellen-Naben-Verbindungen
bekannt.
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Als
Alternative zu radial ausgerichteten Formschlusselementen kommen
auch solche mit axialer Orientierung in Betracht. Die Verdrehsicherung erfolgt
in diesem Fall durch zueinander komplementäre Formschlusselemente,
die an den Stirnflächen des Anschlussrohres und des Anschlussstutzens
angeordnet sind und im gefügten Zustand der miteinander
zu verbindenden Teile ineinander eingreifen.
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Die
Erfindung weiter ausgestaltend ist vorgesehen, dass das Sicherungselement
durch ein Langloch in dem muffenförmigen Abschnitt des
Anschlussrohres einführbar ist und abgesehen von dem Langloch
selbst in seiner Sicherungsposition umlaufend über den
Umfang des Anschlussstutzens im Bereich eines Kanals angeordnet
ist, der radial außen liegend von einer Nut in der inneren
Mantelfläche des muffenförmigen Abschnitts des
Anschlussrohres und radial innen liegend von einer Nut in der äußeren Mantelfläche
des Anschlussstutzens gebildet ist. Die umlaufenden und vorzugsweise
die gleiche Breite und den gleichen Querschnitt aufweisenden Nuten ermöglichen
einen großflächigen Kontakt mit dem kraftübertragenden
Sicherungselement, so dass die Spannungen, d. h. die Bauteilbelastungen
entsprechend gering sind.
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Vorzugsweise
ist das Sicherungselement als flexibler Kunststoffstab oder eine
lang gestreckte Schraubenfeder ausgebildet, die hinreichend steif ausgebildet
ist, um auch in radiale Richtung der Windungen wirkende Kräfte
aufnehmen zu können. Um die Verbindung zwischen der Sprühdüse
und dem Anschlussrohr zu einem späteren Zeitpunkt bedarfsweise
wieder lösen zu können, sollte das Sicherungselement
in einer Endstellung, in der es vollständig in die Verbindung
eingeführt ist und zum Beispiel mit seiner vorderen Stirnfläche
wieder an dem gegenüberliegenden Ende des Einführungslanglochs
erscheint, mit seinem gegenüber liegenden freien Ende aus
der äußeren Mantelfläche des muffenförmigen Endabschnitts
des Anschlussrohres vorstehen und somit dort wieder ergreifbar sein,
um das Sicherungselement herausziehen zu können.
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Schließlich
wird nach der Erfindung noch vorgeschlagen, dass eine sich radial
nach innen erstreckende Erhöhung in der inneren Mantelfläche des
muffenförmigen Endabschnitts des Anschlussrohres durch
eine entsprechende Vertiefung in einem Wickelkern erzeugt ist, der
zur Herstellung des Anschlussrohres mit einem harzgetränkten
Fasermaterial laminiert wird. Bei der Herstellung des Anschlussrohres
in Wickeltechnik wird somit durch einfachste Formgebung des Wickelkerns
in Form der vorgenannten Vertiefung im fertigen Anschlussrohr eine Aufdickung
erzielt, die mit daran angepassten Vertiefungen in der äußeren
Mantelfläche des Anschlussstutzens der Sprühdüse
formschlüssig zusammenwirken kann. Zur Erzielung unterschiedlicher
Winkelstellungen ist es ausreichend, dass zum Beispiel im muffenförmigen
Abschnitt des Anschlussrohres lediglich eine radial nach innen vorstehende
Aufdickung vorhanden ist, wohingegen in dem sintertechnisch hergestellten
Anschlussstutzen der Sprühdüse über dessen
Umfang verteilt eine Mehrzahl von angepassten Ausnehmungen oder
Vertiefun gen vorhanden ist, wobei die Aufdickung in dem muffenförmigen
Element jeweils mit einer Vertiefung in dem Anschlussstutzen zusammenwirkt.
Selbstverständlich ist es umgekehrt auch möglich,
in dem muffenförmigen Endabschnitt eine sich radial nach
außen erstreckende Vertiefung vorzusehen, die mit einer
von mehreren Erhebungen an der äußeren Mantelfläche des
Anschlussstutzens der Sprühdüse zusammenwirkt.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
einer lösbaren Verbindung, die in der Zeichnung dargestellt
ist, näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1:
eine perspektivische Ansicht einer Verbindung zwischen einer Sprühdüse
und der Muffe eines Anschlussrohres
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2:
eine Seitenansicht der Sprühdüse in einem von
dem Anschlussrohr gelösten Zustand,
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3:
wie 1, jedoch in einer Seitenansicht im Teilschnitt,
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4:
einen Schnitt entlang der Linie IV-IV durch die Verbindung gemäß 3,
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4a:
ein Detail aus 4 in vergrößerter Darstellung,
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5:
einen Schnitt entlang der Linie V-V durch die Verbindung gemäß 3,
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6:
eine alternative Abdichtung im Bereich der Verbindung und
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7:
eine nochmals alternative Abdichtung im Bereich der Verbindung.
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1 zeigt
eine lösbare verdrehsichere Verbindung 1 eines
Anschlussstutzens 2 einer als Doppeldüse ausgeführten
Sprühdüse 3 eines bekannten Rauchgaswäschers
mit einem muffenförmigen Endabschnitt 4 eines
Anschlussrohrs 5, über das zu versprühende
Suspension (Kalkmilch) zu der Sprühdüse 3 zugeführt
wird. Die gemeinsam über das Anschlussrohr 5 versorgten
Düsen 3o und 3u der einen einstückig
geformten Körper bildenden Sprühdüse 3 sprühen
in Richtungen, die um 180° zueinander verdreht sind, wobei
die Düse 3o ihren Sprühkegel nach oben
abgibt, wohingegen die Düse 3u ihren Sprühkegel
nach unten abgibt. Die Düsen sind in ihrem Aufbau und in
ihrer Funktion allgemein bekannt und sind im vorliegenden Fall im
Wege eines urformtechnischen Fertigungsprozesses (Sintern) aus Siliciumkarbid
einstückig hergestellt.
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Dem
gegenüber besteht das Anschlussrohr 5 einschließlich
des einstückig damit verbundenen muffenförmigen
Endabschnitts 4 aus einem glasfaserverstärktem
Kunststoff. Das Anschlussrohr 5 wird unter Verwendung eines
entsprechend geformten Wickelkerns in Laminiertechnik hergestellt.
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Wie
sich aus 2 ergibt, ist der Anschlussstutzen
mit zwei parallel zueinander verlaufenden und sich von einer äußeren
Mantelfläche 6 radial nach innen erstreckenden
ringförmigen Nuten 7 und 8 versehen.
Die Funktion dieser Nuten 7 und 8 lässt sich
insbesondere aus der einen Teilschnitt enthaltenden Darstellung
gemäß 3 entnehmen. Die Nut 7 korrespondiert
mit einer Nut 9, in der inneren Mantelfläche 10 des
Endabschnitts 4 des Anschlussrohres 5. Die Nuten 7 und 9 korrespondieren
dann, d. h. liegen dann in radiale Richtung betrachtet einander gegenüber,
wenn eine Stirnfläche 11 des Anschlussstutzens 2 und
eine Stirnfläche 12 des muffenförmigen
Endabschnitts 4 aneinander anliegen, d. h. wenn der Anschlussstutzen 2 vollständig
in die Rohrmuffe eingeschoben wurde. In dieser Montageendstellung bilden
die beiden gegenüberliegenden Nuten 7 und 9 einen
Kanal für ein Sicherungselement 13, das in der Montageendstellung
in den vorgenannten Kanal eingeführt wird und auf diese
Weise ein Herausziehen des Anschlussstutzens 2 der Sprühdüse 3 aus
dem muffenförmigen Endabschnitt 4 des Anschlussrohres 5 verhindert,
d. h. eine axiale Sicherung der beiden vorgenannten Bauteile gewährleistet.
Falls eine in axiale Richtung wirkende Kraft bestrebt ist, die Sprühdüse 3 von
dem Anschlussrohr 5 zu trennen, so stützt sich
das eine Formschlussverbindung darstellende Sicherungselement 9 zum
einen an einer Haltefläche 14 des muffenförmigen
Endabschnitts 4 ab und zum anderen an einer diagonal in
dem Kanal gegenüberliegenden Haltefläche 15 des
Anschlussstutzens 2 der Sprühdüse 3 ab.
Die Haltefläche 14 bildet eine Wandung der Nut 9,
wohingegen die Haltefläche 15 eine Wandung der
Nut 7 bildet.
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Bei
dem Sicherungselement 13 handelt es sich um einen aus einem
eine gewisse Flexibilität aufweisenden Kunststoffstab,
der in der Lage ist, der Krümmung der inneren Mantelfläche 10 des
muffenförmigen Endabschnitts 4 im Bereich der
dortigen Nut 9 zu folgen. Das Sicherungselement 13 wird
im Montageendzustand in ein Langloch 16 in dem muffenförmigen Endabschnitt 4 eingeschoben,
wobei das Langloch 16 im Bereich des Grundes der Nut 9 positioniert
ist, dessen Breite besitzt und somit einen Zugang zu dem durch die
Nuten 7 und 9 gebildeten Kanal ermöglicht.
Die Länge des Sicherungselements 13 übersteigt
den Umfang im Mittelbereich des durch die Nuten 7 und 9 gebildeten
Kanals um ein gewisses Maß, so dass ein Endabschnitt 17 des
Sicherungselements 13 sich außerhalb des muffenförmigen
Endabschnitts befindet, wenn ein in 5 dargestellter Endabschnitt 18 des
Sicherungselements 13 beim Einschieben nach fast vollständigem
Umlauf innerhalb des Kanals wieder den Bereich des Langlochs 16 erreicht
und mit dem hinteren Endabschnitt 17 des Sicherungselements
kollidiert. Der freie und aus dem Langloch 16 herausragende
Endabschnitt 17 ermöglicht später eine
einfache Entfernung des Sicherungselements 13 um die Verbindung 1 wieder
lösen zu können. Das Sicherungselement 13 liegt
aufgrund seiner Eigenelastizität und Dicke am Grund der
außen liegenden Nut 9 an, wohingegen zum Grund
der innen liegenden Nut 7 ein gewisser Abstand besteht.
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Aus 3 ist
ferner ersichtlich, dass eine Abdichtung des inneren freien Querschnitts 19 des Anschlussrohres 5,
das mit unter Druck stehender Suspension beaufschlagt ist, mit Hilfe
eines elastischen Dichtungsrings 20 erfolgt, der einerseits
in der Nut 8 in dem Anschlussstutzen 2 einliegt
und sich andererseits an der gegenüberliegenden Mantelfläche 10 des
muffenförmigen Endabschnitts abstützt.
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Diesbezüglich
alternative Ausführungsformen sind in den 6 und 7 dargestellt:
Während die Abdichtung bei der Ausführungsform
gemäß 6 durch einen Profildichtungsring 21 erfolgt,
der in einer Nut in der Stirnfläche 12 des muffenförmigen Endabschnitts 4 angeordnet
ist, weist die Ausführungsform gemäß 7 keinerlei
Nut für einen Dichtungsring auf. Ein auch hier vorhandener
Dichtungsring 22 befindet sich zwischen den Stirnflächen 12 des
muffenförmigen Endabschnitts 4 und der Stirnfläche 11 des
Anschlussstutzens 2. Sowohl der Profildichtungsring 21 gemäß 6 als
auch der Dichtungsring 22 (O-Ring) gemäß 7 sind
in der Montageendstellung, d. h. bei eingeführtem Sicherungselement 13,
vorgespannt und sorgen auf diese Weise für eine spielfreie
Verbindung der beiden zu koppelnden Bauteile.
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Schließlich
verdeutlichen die beiden 4 und 4a noch
die Funktionsweise einer Verdrehsicherung zwischen der Sprühdüse 3 und
dem muffenförmigen Endabschnitt 4 des Anschlussrohres 5. In
einem in axiale Richtung gesehen vorderen Abschnitt 23 (siehe 3) des
muffenförmigen Endabschnitts 4 des Anschlussrohres 5 befindet
sich ein Formschlusselement 24 in Form einer Abflachung,
die sich in Bezug auf die übrige innere Mantelfläche 10 des
muffenförmigen Endabschnitts 4 radial weiter nach
innen erstreckt.
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In
Anpassung an die vorgenannte Abflachung weist die äußere
Mantelfläche 6 des Anschlussstutzens 2 der
Sprühdüse 3 eine Mehrzahl von Abflachungen 25 auf,
von denen eine im montierten Zustand der Verbindung 1 mit
dem Formschlusselement 24 zusammenwirkt und auf diese Weise
eine Verdrehsicherung der Verbindung 1 bewirkt. Im vorliegenden
Fall sind insgesamt fünf Abflachungen 25 an der äußeren
Mantelfläche 6 des Anschlussstutzens 2 der
Sprühdüse 3 vorhanden, so dass eine Relativverdrehung
der beiden zu koppelnden Bauteile um einen Winkel von ca. 160° – in
Stufen von ca. 40° – möglich ist. 4a verdeutlicht
in vergrößerter Darstellung die flächige
Anlage des Formschlusselements 24 mit der korrespondierenden
Abflachung 25 an dem Anschlussstutzen 2.
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Schließlich
ist aus den 4 und 5 noch zu
entnehmen, dass ein tiefster Punkt 26 im freien Querschnitt 19 des
Anschlussrohres 5 sich auf demselben Niveau befindet, wie
ein tiefster Punkt 27 im freien Querschnitt 28 der
Sprühdüse 3. Auf diese Weise ist gewährleistet,
dass das Anschlussrohr 5 im Falle eines Stillstands der
Suspensionsförderpumpe über die Austrittsöffnung
der nach unten gerichteten Düse 3u leer laufen
wird, so dass Verkrustungen durch das Eintrocknen größerer
Mengen von Suspension nicht zu befürchten sind.
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- 1
- Verbindung
- 2
- Anschlussstutzen
- 3
- Sprühdüse
- 3o
- Düse
- 3u
- Düse
- 4
- Endabschnitt
- 5
- Anschlussrohr
- 6
- Mantelfläche
- 7
- Nut
- 8
- Nut
- 9
- Nut
- 10
- Mantelfläche
- 11
- Stirnfläche
- 12
- Stirnfläche
- 13
- Sicherungselement
- 14
- Haltefläche
- 15
- Haltefläche
- 16
- Langloch
- 17
- Endabschnitt
- 18
- Endabschnitt
- 19
- Querschnitt
- 20
- Dichtungsring
- 21
- Profildichtungsring
- 22
- Dichtungsring
- 23
- Abschnitt
- 24
- Formschlusselement
- 25
- Abflachung
- 26
- Punkt
- 27
- Punkt
- 28
- Querschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1544531
A1 [0002, 0002, 0003, 0006]