DE202012011622U1 - Ausdehnungsverbindung für eine Fluidleitung - Google Patents

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Abstract

Ausdehnungsverbindung (108, 110) für eine Fluidleitung, z. B. einen Düsenstock, aufweisend ein erstes Rohrsegment (104), das eine erste Gelenkfläche (116) aufweist, und ein zweites Rohrsegment (102), das eine zweite Gelenkfläche (118) aufweist, wobei die erste und die zweite Gelenkfläche (116, 118) als kugelförmige Bereiche geformt sind, die zueinander weisen, wenn das erste und das zweite Rohrsegment (104, 102) zusammengesetzt sind, ein Wellrohr (124) mit einem ersten axialen Ende, das fluiddicht auf dem ersten Rohrsegment (104) befestigt ist, und einem zweiten axialen Ende, das fluiddicht auf dem zweiten Rohrsegment (102) befestigt ist, um eine Ringkammer (126) um eine Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche (116, 118) zu definieren, wobei das Wellrohr (124) die Ringkammer (126) gegenüber der Atmosphäre abdichtet; gekennzeichnet durch eine sphäroidische Verbindung, die außerhalb der Ringkammer (126) angeordnet ist, wobei die sphäroidische Verbindung Folgendes umfasst: einen kegelstumpfartigen kugelförmigen Kragen (128), der mit der...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Leitung von heißen Fluiden. Insbesondere ist diese Erfindung auf segmentierte Rohre, wie sie als Düsenbeschickungsleitungen für die Zufuhr von vorgeheiztem Gas in das Innere eines Ofens, z. B. eines Hochofens, verwendet werden können, und insbesondere auf Ausdehnungsverbindungen zur Verwendung bei der Verbindung der Segmente solcher Rohre untereinander abgestellt.
  • Stand der Technik
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in ihrer Zweckmäßigkeit nicht darauf begrenzt ist, ist diese besonders gut zur Verwendung in einer Ausdehnungsverbindung einer Schachtofen-Düsenbeschickungsleitung geeignet. In Schachtöfen, insbesondere in Hochöfen, wird vorgeheizte Luft durch eine Vielzahl von Einspritzdüsen (Rüssel des Düsenstocks), die sich um den Umfang des Ofens befinden, in den Ofen eingespritzt. Diese Einspritzdüsen sind mit einer gemeinsamen Zufuhr von vorgeheizter Luft (der Ringleitung) mittels als Düsenstöcke bekannten Beschickungsleitungen verbunden. Die Ringleitung hat typischerweise einen kreisförmigen Querschnitt und umgibt den Ofen etwa auf Höhe des Tragkranzes. Die Düsenstöcke weisen typischerweise eine Anzahl von in Reihe verbundenen rohrförmigen Elementen auf, die innen mit Feuerfestmaterial ausgekleidet sind.
  • Um Herstellungs- und Einbautoleranzen auszugleichen, und insbesondere um die Wärmeausdehnung auszugleichen, die im Laufe des Betriebs des Ofens auftritt, werden angrenzende Segmente der Düsenstöcke in Richtung des Gasstroms mittels Ausdehnungsverbindungen aneinander gekoppelt, die herkömmlicherweise Schwenkverbindungen, Dehnungsausgleicher vom Faltenbalgtyp und Kardangelenke aufweisen.
  • Zur weiteren Erläuterung von Düsenstöcken, und insbesondere Beschickungsleitungen für vorgeheizte Luft von der Art, die Kardanausgleicher verwenden, kann auf die US-Patente 3,662,696 , 3,766,868 , 3,662,696 , 3,766,868 und 4,023,832 verwiesen werden, welche hier durch Bezugnahme aufgenommen sind. Die Düsenstöcke der zitierten Patente bieten den Vorteil, dass sie einen Ausgleich für verschiedene Verformungen während der Verwendung sowie Herstellungsungenauigkeiten zwischen rohrförmigen Segmenten eines Düsenstocks erlauben, was durch die Verwendung von Kardangelenken in Verbindung mit Ausgleichern vom Faltenbalgtyp mit einer sehr kleinen Anzahl an Faltungen erreicht wird.
  • Es ist bekannt, um den Stand der Technik zusammenzufassen, angelenkte Temperaturausdehnungsverbindungen zwischen Segmenten eines Düsenstocks vorzusehen, der verwendet wird, um einer Einspritzdüse in der Wand eines Schachtofens vorgeheizte Luft von einem gemeinsamen Zufuhrrohr zuzuführen. Die US-Patente 3,662,696 und 3,766,868 zeigen und beschreiben Ausdehnungsverbindungen, die sich als sehr erfolgreich erwiesen haben. Diese Ausgleicher verwenden Kardangelenke und Elemente vom Faltenbalgtyp; wobei die Faltenbalgelemente eingesetzt werden, um eine hermetische Abdichtung um die Gelenkflächen des Verbindungsaufbaus zur Verfügung zu stellen. Wie in dem US-Patent 4,023,832 erläutert ist, sind die Faltenbalgelemente, die den erwärmten Gasen unmittelbar ausgesetzt sind, die Bauteile der Düsenstock-Ausdehnungsverbindungen, die infolge der äußerst hohen Umgebungsbetriebstemperatur am ehesten für Verschleiß anfällig sind. Ein möglicher Ausfall der Faltenbalgelemente stellt ein ernsthaftes Sicherheitsrisiko dar, und eine Instandsetzung oder ein Austausch der Ausdehnungsverbindung, entweder wenn ein Ausfall des Faltenbalgs auftritt oder als Bestandteil eines erforderlichen vorsorglichen Wartungsplans, hat eine schädigende Wirkung auf die Leistungsfähigkeit des Ofenbetriebs. Um die Temperatur der Elemente vom Faltenbalgtyp von Düsenstock-Ausdehnungsverbindungen zu begrenzen, hat das US-Patent 4,023,832 vorgeschlagen, eine ringförmige Kühlkammer zwischen den Faltenbalgelementen und den Bauteilen oder dem Verbindungsaufbau anzuordnen, die den vorgeheizten Gasen unmittelbar ausgesetzt sind.
  • 1 veranschaulicht einen Düsenstock mit Ausdehnungsverbindungen gemäß dem Stand der Technik. Eine kreisförmige Leitung, die Ringleitung 10, dient als Zufuhr von vorgeheizter Luft oder vorgeheiztem Gas, die oder das über eine Einspritzdüse oder Düse 12 in einen Ofen einzuspritzen ist. Die Einspritzdüse 12 geht auf eine auf dem Fachgebiet bekannte Art und Weise durch eine Außenwand 14 des Ofens hindurch und ist von einem Kühlmantel 16 umgeben. Die Ringleitung 10 ist über eine Beschickungsleitung, die als Düsenstock bezeichnet wird, mit einer Düse 12 verbunden, was im Allgemeinen mit 18 bezeichnet ist. Der Düsenstock 18 besteht aus verschweißten Stahlplatten, die zu einer Leitung mit einer inneren Auskleidung aus Feuerfestmaterial 20 geformt sind. Der Düsenstock besteht aus verschiedenen Abschnitten, insbesondere dem Rüssel 22, einem gekrümmten oder Kniestückabschnitt 24 und einem im Allgemeinen geraden Abschnitt 26, der das Kniestück 24 mit der Ringleitung 10 verbindet. Der im Allgemeinen gerade Abschnitt 26 besteht wiederum aus hintereinander verbundenen rohrförmigen Rohrsegmenten 28, 30 und 32.
  • Die Rohrsegmente 28, 30 und 32 des im Allgemeinen geraden Abschnitts 26 sind über Kardan-Ausdehnungsverbindungen aneinander gefügt, die im Allgemeinen mit 34 und 36 bezeichnet sind. Die Kardan-Ausdehnungsverbindungen 34, 36 gleichen horizontale und vertikale Ausdehnungen aus, die im Betrieb des Ofens auftreten, und sie korrigieren auch etwaige strukturelle Schwankungen.
  • Die Innenauskleidungen mit Feuerfestmaterial, die in den Rohrsegmenten 28, 30 und 32 vorgesehen sind, weisen zusammenpassende Kugelgelenkflächen 40-1, 40-2 und 42-1, 42-2 auf, die mit dem Schwenkpunkt des entsprechenden Kardan-Ausgleichers konzentrisch sind. Eine Dichtung (in 1 nicht gezeigt) ist typischerweise in dem Spalt zwischen jedem Paar von Gelenkflächen 40-1, 40-2 und 42-1, 42-2 angeordnet. Ein Wellrohr (oder Faltenbalgelement) 38 dichtet jeden Spalt gegenüber der Atmosphäre ab.
  • Ausdehnungsverbindungen der in 1 gezeigten Art haben ein paar Nachteile. Jeder Kardanring 40 muss zum Beispiel auf den Schwenkpunkten der Paare von Gelenkflächen 40-1, 40-2 und 42-1, 42-2 zentriert sein. Die Breiten der Kardanringe hängen von mechanischen Überlegungen ab. Jeder Kardanring ist durch Gelenkarme an den jeweiligen Rohrsegmenten befestigt. All dies stellt eine Beschränkung der Mindestlänge jeder Ausdehnungsverbindung vom Kardantyp dar. Ein zweites Problem, auf das man bei dieser Art von Verbindung stößt, besteht darin, dass sie recht schwierig herzustellen ist. Nicht zuletzt erlauben Verbindungsgelenke vom Kardantyp derzeit keine einfache Einstellung der (axialen) Komprimierung der Dichtung.
  • Eine weitere Art von Ausdehnungsverbindung ist in dem Dokument WO 2011/107428 beschrieben. Sie verbindet zwei Rohrabschnitte, die feuerfest ausgekleidet sind, und ist als Kugelgelenk ausgebildet. Die Ausdehnungsverbindung weist ein Wellrohr auf, das das Kugelgelenk in einer Ringkammer einschließt. Die komplementären Oberflächen des Kugelgelenks sind durch einen Bajonettverriegelungsmechanismus aufgebaut.
  • Aufgabenstellung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine benutzerfreundlichere Ausdehnungsverbindung zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Allgemeine Beschreibung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung weist eine Ausdehnungsverbindung für eine Fluidleitung, z. B. einen Düsenstock, folgendes auf:
    • • ein erstes Rohrsegment, das eine erste Gelenkfläche aufweist, und ein zweites Rohrsegment, das eine zweite Gelenkfläche aufweist, wobei die erste und die zweite Gelenkfläche als (komplementäre, d. h. zusammenpassende) kugelförmige Bereiche geformt sind, die zueinander weisen, wenn das erste und das zweite Rohrsegment zusammengebaut sind;
    • • ein Wellrohr mit einem ersten axialen Ende, das fluiddicht auf dem ersten Rohrsegment befestigt ist, und einem zweiten axialen Ende, das fluiddicht auf dem zweiten Rohrsegment befestigt ist, um eine Ringkammer um eine Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche zu definieren, wobei das Wellrohr die Ringkammer gegenüber der Atmosphäre abdichtet; und
    • • eine sphäroidische Verbindung (d. h. ein Kugelgelenk), die außerhalb der Ringkammer angeordnet ist, wobei die sphäroidische Verbindung folgendes umfasst:
    • – einen kegelstumpfartigen kugelförmigen Kragen, der mit der ersten Gelenkfläche konzentrisch und an der Außenhülle des ersten Rohrsegments befestigt ist, und
    • – mindestens ein Paar von Klauenelementen, die an dem zweiten Rohrelement befestigt sind und derart zusammenwirken, dass sie eine Aufnahme in Form eines kugelförmigen Bereichs für den kegelstumpfartigen kugelförmigen Kragen definieren.
  • Die Anordnung der Bauteile der sphäroidischen Verbindung außerhalb der Ringkammer, die durch das Wellrohr definiert ist, ergibt mehrere Vorteile. Der erste Vorteil besteht darin, dass die Bauteile der sphäroidischen Verbindung (der kegelstumpfartige kugelförmige Kragen und das eine oder die mehreren Paare von Klauenelementen) nicht dem möglicherweise heißen und/oder korrodierenden Fluid innerhalb des Rohrs ausgesetzt ist/sind. Wie ferner klar sein wird, erlaubt die Anordnung der sphäroidischen Verbindung außerhalb der Ringkammer Zugang von außen, ohne dass das Wellrohr entfernt werden muss. Dies erleichtert auch den Aufbau des ersten und des zweiten Rohrsegments. Die sphäroidische Verbindung kann Einstellungsmittel aufweisen, z. B. zum Einstellen der Breite der Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche. Da diese Einstellungsmittel von außen zugänglich sind, können die Einstellungen durchgeführt werden, ohne die Ausdehnungsverbindung auseinander zu bauen.
  • Wie er hier verwendet wird, bezeichnet der Begriff ”kugelförmiger Bereich” einen Abschnitt der Oberfläche einer Kugel, der zwischen zwei parallelen Ebenen eingefasst ist. Der Begriff ”kegelstumpfartiger kugelförmiger Kragen” wird verwendet, um einen Kragen zu bezeichnen, dessen radial innere und radial äußere Fläche jeweils die Form eines kugelförmigen Bereichs mit dem gleichen Zentrum haben.
  • Vorzugsweise weist die Ausdehnungsverbindung eine Dichtung auf, die in der Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche angeordnet ist. Wie ersichtlich ist, bestimmt die sphäroidische Verbindung die geometrische Position des ersten und des zweiten Rohrsegments relativ zueinander. Folglich wird die Breite der Lücke zwischen den Gelenkflächen und somit der Druck auf die Dichtung durch die sphäroidische Verbindung bestimmt. Schwankungen der mechanischen Last auf die Ausdehnungsverbindung (z. B. verursacht durch Wärmeausdehnung oder -kontraktion) werden im Wesentlichen durch den Kragen und die Klauenelemente aufgenommen, während die Breite der Lücke und daher die Komprimierung der Dichtung im Wesentlichen konstant bleibt.
  • Der kegelstumpfartige kugelförmige Kragen kann dauerhaft an dem ersten Rohrsegment befestigt werden (z. B. durch Schweißen). In einer anderen Ausführungsform kann er lösbar an dem ersten Rohrsegment angebracht sein.
  • Vorzugsweise weist das zweite Rohrelement einen Flansch auf, auf dem das mindestens eine Paar von Klauenelementen befestigt ist. Vorteilhafterweise sind ein oder mehrere Abstandhalter zwischen dem Flansch und dem mindestens einen Paar von Klauenelementen angeordnet, wodurch sie das mindestens eine Paar von Klauenelementen in einem gewissen Abstand von dem Flansch anordnen. Die Abstandhalter können als die vorstehend genannten Einstellungsmittel dienen: die Dicke des einen oder der mehreren Abstandhalter bestimmt den axialen Abstand zwischen dem geometrischen Zentrum der Aufnahme in Form eines kugelförmigen Bereichs und dem geometrischen Zentrum der zweiten Gelenkfläche. Dieser axiale Abstand entspricht der Breite der Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche. Durch Einstellen der Dicke des einen oder der mehreren Abstandhalter ist es daher möglich, den axialen Druck auf eine Dichtung zwischen den Gelenkflächen einzustellen.
  • Vorzugsweise sind der eine oder die mehreren Abstandhalter lösbar an dem Flansch und dem mindestens einen Paar von Klauenelementen befestigt. Zum Beispiel kann das mindestens eine Paar von Klauenelementen mit dem Flansch verschraubt sein. Die Klauenelemente jedes Paares von Klauenelementen sind separate Stücke, die lösbar aneinander befestigt sind, um den kegelstumpfartigen kugelförmigen Kragen zu erfassen. Die Geometrie der Klauenelemente ist derart gewählt, dass der Kragen festgehalten ist, wenn die Klauenelemente zusammengebaut werden, das heißt, die Klauenelemente müssen auseinandergenommen werden, um den Kragen von seiner Aufnahme zu lösen.
  • Eine der ersten und zweiten Gelenkflächen ist konkav, während die andere konvex ist. Entweder die erste oder die zweite Gelenkfläche kann konvex sein.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung betrifft einen Düsenstock für einen Schachtofen, z. B. einen Hochofen, der eine oder mehrere Ausdehnungsverbindungen aufweist, wie sie im Allgemeinen vorstehend beschrieben wurden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Düsenstocksegment, das als ein erstes oder zweites Rohrsegment der Ausdehnungsverbindung ausgeführt ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 einen Seitenaufriss, größtenteils im Schnitt, eines Düsenstocks gemäß des bereits vorstehend besprochenen Stands der Technik, der zwischen einer Düse und der Ringleitung eines Hochofens verbunden ist;
  • 2 eine Ansicht im Längsquerschnitt eines im Allgemeinen geraden Düsenstockabschnitts mit Ausdehnungsverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
  • In Bezug auf 2 ist ein im Allgemeinen gerader Düsenstockabschnitt bei Bezugszeichen 100 angezeigt. Der im Allgemeinen gerade Düsenstockabschnitt 100 weist drei hintereinander angeordnete Düsenstocksegmente 102, 104 und 106 auf, die durch Ausdehnungsverbindungen 108, 110 vom Kugelgelenktyp zusammengefügt sind. Die Ausdehnungsverbindung 108 verbindet das obere 102 und das mittlere Segment 104 miteinander und schafft eine Fluidverbindung zwischen diesen. Die Ausdehnungsverbindung 110 verbindet das mittlere und das untere Segment 104 und 106 miteinander und schafft eine Fluidverbindung zwischen diesen. Der im Allgemeinen gerade Düsenstockabschnitt 100 aus 2 kann den entsprechenden in 1 gezeigten Abschnitt 26 ersetzen. Die Ausdehnungsverbindungen 108 und 110 aus 2 führen die gleiche Funktion aus wie die Ausdehnungsverbindungen 34 und 36 aus 1. Die Düsenstocksegmente 102, 104, 106 des Abschnitts 100 weisen eine äußere Stahlhülle 112 auf, die innen mit Feuerfestmaterial 114 ausgekleidet ist, um vorgeheizte Luft und/oder Gichtgas von der Ringleitung zu einer Düse eines Schachtofens zu leiten.
  • An der Ausdehnungsverbindung 108 endet das mittlere Düsenstocksegment 104 in einer ersten konkaven Gelenkfläche 116. Eine zweite konvexe Gelenkfläche 118 ist auf dem unteren Ende des oberen Düsenstocksegments 102 gebildet. Die Formen der ersten und der zweiten Gelenkfläche 116, 118 sind zueinander komplementär. Im zusammengebauten Zustand der Ausdehnungsverbindung sind die Gelenkflächen derart zueinander weisend angeordnet, dass das Zentrum der Krümmung 120 der ersten Gelenkfläche 116 im Wesentlichen mit derjenigen der zweiten Gelenkfläche 118 zusammenfällt. Eine Dichtung 122 (z. B. eine Fiberdichtung) ist vorzugsweise in der Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche 116, 118 angeordnet. Durch die Form der Gelenkflächen 116, 118 können das obere und das mittlere Düsenstocksegment 102, 104 eine begrenzte Winkelbewegung relativ zueinander ausführen.
  • Wie es ferner in 2 ersichtlich ist, umschließt ein Well- oder Faltenbalgrohr 124 die Gelenkverbindung. Das Wellrohr 124 ist im Allgemeinen koaxial zu dem oberen und dem mittleren Düsenstocksegment 102, 104 angeordnet. Sein erstes und zweites axiales Ende sind fluiddicht auf der Außenseite des oberen bzw. mittleren Düsenstocksegments befestigt. Das Wellrohr 124 begrenzt eine Ringkammer 126 um die Lücke zwischen den Gelenkflächen 116, 118 und dichtet sie gegenüber der Atmosphäre ab. Jegliches Gas, das durch die Dichtung 122 entweicht, wird in der Ringkammer 126 eingeschlossen und daran gehindert, in die Atmosphäre zu entweichen.
  • Die Ausdehnungsverbindung 108 weist ferner eine sphäroidische Verbindung auf, die außerhalb der Ringkammer 126 angeordnet ist. Die sphäroidische Verbindung weist einen kegelstumpfartigen kugelförmigen Kragen 128 auf, der sich am Umfang um das mittlere Düsenstocksegment 104 erstreckt. Das Zentrum der Krümmung des Kragens 128, das den Schwenkpunkt der Ausdehnungsverbindung 108 bildet, fällt mit dem Zentrum der Krümmung der ersten Gelenkfläche 116 zusammen. Der Kragen 128 ist in einer Aufnahme gehalten, die von einem Paar von ringförmigen Klauenelementen 130, 132 definiert ist, die auf einem Flansch 134 des oberen Düsenstocksegments 102 befestigt sind. Die Klauenelemente 130, 132 ermöglichen es dem Kragen 128, Winkelbewegungen um das Zentrum der Krümmung 120 auszuführen, halten ihn jedoch in axialer Richtung fest. Die Klauenelemente 130, 132 begrenzen auch die Winkelbewegung des Kragens 128: Eine Winkelanschlagposition wird erreicht, wenn die Seitenfläche des Kragens 128 in Anlage gegen einen Teil der Klauenelemente 130, 132 kommt, der den kugelförmigen, von diesen aufgespannten Sektor begrenzt, oder wenn die Klauenelemente 130, 132 in Anlage gegen die Hülle 112 des mittleren Düsenstocksegments 104 kommen. Das winkelige Spiel zwischen den Klauenelementen 130, 132 und dem Kragen 128 ist derart gewählt, dass die Ausdehnungsverbindung in jeder Endposition fest bleibt, d. h. so dass insbesondere das Wellrohr 124 nicht überstreckt wird.
  • Die Abstandhalter 136 halten die Klauenelemente 130, 132 in einem vorbestimmten Abstand von dem Flansch 134. Die Abstandhalter 136 dienen als Einstellmittel für den axialen Druck auf die Dichtung 122. Die Dicke (in axialer Richtung) der Abstandhalter bestimmt den axialen Abstand zwischen dem geometrischen Zentrum der Aufnahme, die durch die Klauenelemente 130, 132 definiert ist, und dem geometrischen Zentrum der zweiten Gelenkfläche 118. Da dieser axiale Abstand der Breite (in axialer Richtung) der Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche 116, 118 entspricht, kann der axiale Druck auf die Dichtung 122 durch geeignete Auswahl der Abstandhalterdicke eingestellt werden.
  • In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Abstandhalter 136 in gleichmäßigen winkeligen Abständen des oberen Düsenstocksegments 102 verteilt. Jeder Abstandhalter 136 hat eine Bohrung (in den Zeichnungen nicht gezeigt), die mit entsprechenden Bohrungen in dem Flansch 134 und in den Klauenelementen 130, 132 fluchtet und durch die die Klauenelemente 130, 132, die Abstandhalter 136 und der Flansch miteinander verschraubt werden können. Es ist ersichtlich, dass die Abstandhalter 136 einen offenen Käfig um das Wellrohr 124 bilden; daraus ergibt sich, dass Umgebungsluft durch die Öffnungen zwischen den Abstandhaltern 136 strömen und das Wellrohr 124 kühlen kann. Außerdem kann das Wellrohr 124 leicht überprüft werden. Gleichzeitig dient der Käfig als Schutz für das Wellrohr und verhindert z. B., dass ein Arbeiter unbeabsichtigt mit der heißen Oberfläche des Wellrohrs 124 in Berührung kommt.
  • Die Fachleute werden erkennen, dass die Ausdehnungsverbindung aus 2 erheblich leichter montiert werden kann, als diejenigen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Zunächst werden die Gelenkflächen 116 und 118 mit der Dichtung 122 zwischen sich zusammengebracht. In einem zweiten Schritt wird das Wellrohr z. B. durch Schweißverbindungen oder durch Flanschverbindungen an den Rohrsegmenten 102, 104 befestigt. Schließlich werden die Klauenelemente 130, 132 derart an ihren Platz gebracht, dass sie den Kragen 128 ergreifen und dann an dem Flansch befestigt werden. Die Komprimierung der Dichtung kann leicht durch Auswahl der Dicke von Abstandhaltern 136 eingestellt werden. Leichte Einstellungen können erfolgen, indem Ausgleichsfutter zwischen die Abstandhalter 136 und den Flansch 134 und/oder das Klauenelement 130 eingefügt oder herausgenommen werden.
  • Die Ausdehnungsverbindung 110 zwischen dem mittleren und dem unteren Düsenstocksegment 104, 106 haben die gleiche Konfiguration wie die Ausdehnungsverbindung 108. Die vorstehende Beschreibung der Ausdehnungsverbindung 110 ist somit mit den für diesen Fall erforderlichen Abänderungen auch auf die Ausdehnungsverbindung 110 anwendbar.
  • Verglichen mit herkömmlichen Ausdehnungsverbindungen vom Kardantyp benötigen Ausdehnungsverbindungen gemäß der Erfindung weniger Platz in der axialen Richtung. Demnach können das obere und das untere Düsenstocksegment 102 und 104 kürzer als im Stand der Technik gestaltet werden. Dadurch kann die Länge des mittleren Segments 104 sowie der Abstand zwischen den Schwenkpunkten 120 und 120' erhöht werden. Dies ermöglicht wiederum eine größere Bewegung des gesamten Düsenstocks für eine gegebene Gesamtgröße der Ausrüstung.
  • Während eine spezifische Ausführungsform der Erfindung genau beschrieben wurde, werden die Fachleute erkennen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und angesichts der Gesamtlehre der Offenbarung Alternativen zu diesen Details entwickelt werden können. Demnach sollen die besonderen offenbarten Anordnungen nur der Veranschaulichung dienen und nicht den Rahmen der Erfindung begrenzen, für die der gesamte Umfang der beigefügten Ansprüche und aller Äquivalente von diesen gilt.
  • Insbesondere werden die Fachleute erkennen, dass, während das mittlere Segment 104 in 2 mit einer konkaven Gelenkfläche an jeder Ausdehnungsverbindung gezeigt ist, diese in einer anderen Ausführungsform zwei konvexe Gelenkflächen oder eine konvexe und eine konkave Gelenkfläche aufweisen kann, vorausgesetzt, die komplementären Gelenkflächen sind auf dem oberen und dem unteren Segment 102 und 106 vorgesehen.
  • Es sei auch angemerkt, dass die Positionen des Kragens und der Klauenelemente in Bezug auf die Gelenkflächen umgekehrt sein können, solange die Konzentrizität gewahrt bleibt.
  • Was die Abstandhalter angeht, könnte man an Stelle der Verwendung von separaten Abstandhaltern, die über den Umfang verteilt sind, einen ringförmigen Abstandhalter verwenden, der aus einem Stück gefertigt sein oder mehrere Bogenelemente aufweisen kann.
  • Des Weiteren kann jedes der Klauenelemente aus einem einzelnen ringförmigen Stück gefertigt sein oder eine Vielzahl von Bogenelementen aufweisen.
  • Bezugszeichenliste
  • Fig. 1
  • 10
    Ringleitung
    12
    Düse
    14
    Außenwand eines Hochofens
    16
    Kühlmantel
    18
    Düsenstock
    20
    Auskleidung mit Feuerfestmaterial
    22
    Rüssel
    24
    Kniestückabschnitt
    26
    Im Allgemeinen gerader Abschnitt
    28
    Rohrförmiges Rohrsegment
    30
    Rohrförmiges Rohrsegment
    32
    Rohrförmiges Rohrsegment
    34
    Kardan-Ausdehnungsverbindung
    36
    Kardan-Ausdehnungsverbindung
    38
    Wellrohr
    40-1
    Gelenkfläche
    40-2
    Gelenkfläche
    42-1
    Gelenkfläche
    42-2
    Gelenkfläche
    Fig. 2
    100
    Im Allgemeinen gerader Düsenstockabschnitt
    102
    Düsenstocksegment
    104
    Düsenstocksegment
    106
    Düsenstocksegment
    108
    Ausdehnungsverbindung
    110
    Ausdehnungsverbindung
    112
    Äußere Stahlhülle
    114
    Auskleidung mit Feuerfestmaterial
    116
    Erste Gelenkfläche
    118
    Zweite Gelenkfläche
    120
    Zentrum der Krümmung der ersten Gelenkfläche
    122
    Dichtung
    124
    Wellrohr
    126
    Ringkammer
    128
    Kegelstumpfartiger kugelförmiger Kragen
    130
    Klauenelement
    132
    Klauenelement
    134
    Flansch
    136
    Abstandhalter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • WO 2011/107428 [0010]

Claims (11)

  1. Ausdehnungsverbindung (108, 110) für eine Fluidleitung, z. B. einen Düsenstock, aufweisend ein erstes Rohrsegment (104), das eine erste Gelenkfläche (116) aufweist, und ein zweites Rohrsegment (102), das eine zweite Gelenkfläche (118) aufweist, wobei die erste und die zweite Gelenkfläche (116, 118) als kugelförmige Bereiche geformt sind, die zueinander weisen, wenn das erste und das zweite Rohrsegment (104, 102) zusammengesetzt sind, ein Wellrohr (124) mit einem ersten axialen Ende, das fluiddicht auf dem ersten Rohrsegment (104) befestigt ist, und einem zweiten axialen Ende, das fluiddicht auf dem zweiten Rohrsegment (102) befestigt ist, um eine Ringkammer (126) um eine Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche (116, 118) zu definieren, wobei das Wellrohr (124) die Ringkammer (126) gegenüber der Atmosphäre abdichtet; gekennzeichnet durch eine sphäroidische Verbindung, die außerhalb der Ringkammer (126) angeordnet ist, wobei die sphäroidische Verbindung Folgendes umfasst: einen kegelstumpfartigen kugelförmigen Kragen (128), der mit der ersten Gelenkfläche (116) konzentrisch ist und der an dem ersten Rohrsegment (104) befestigt ist, mindestens ein Paar von Klauenelementen (130, 132), die an dem zweiten Rohrelement (102) befestigt sind und derart zusammenwirken, dass sie eine Aufnahme in Form eines kugelförmigen Bereichs für den kegelstumpfartigen kugelförmigen Kragen (128) definieren.
  2. Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach Anspruch 1, wobei der kegelstumpfartige kugelförmige Kragen (128) dauerhaft an dem ersten Rohrsegment befestigt ist.
  3. Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Rohrelement einen Flansch (134) aufweist, auf dem das mindestens eine Paar von Klauenelementen (130, 132) befestigt ist.
  4. Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach Anspruch 3, aufweisend einen oder mehrere Abstandhalter (136), die zwischen dem Flansch (134) und dem mindestens einen Paar von Klauenelementen (130, 132) angeordnet sind, die das mindestens eine Paar von Klauenelementen (130, 132) in einem bestimmten Abstand von dem Flansch (134) anordnen.
  5. Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach Anspruch 4, wobei der eine oder die mehreren Abstandhalter (136) lösbar an dem Flansch (134) und dem mindestens einen Paar von Klauenelementen (130, 132) befestigt ist oder sind.
  6. Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das mindestens eine Paar von Klauenelementen (130, 132) mit dem Flansch (134) verschraubt ist.
  7. Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Gelenkfläche (116) konkav und die zweite Gelenkfläche (118) konvex ist.
  8. Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Gelenkfläche konvex und die zweite Gelenkfläche konkav ist.
  9. Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend eine Dichtung (122), die in der Lücke zwischen der ersten und der zweiten Gelenkfläche (116, 118) angeordnet ist.
  10. Düsenstock für einen Schachtofen, z. B. einen Hochofen, aufweisend eine oder mehrere Ausdehnungsverbindungen (108, 110) nach den Ansprüchen 1 bis 9.
  11. Düsenstocksegment (102, 104, 106) für einen Schachtofen, das als ein erstes oder ein zweites Rohrsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 9 konfiguriert ist, zum Aufbau mit einem anderen Düsenstocksegment derart, dass eine Ausdehnungsverbindung (108, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gebildet wird.
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