DE2423083A1

DE2423083A1 - Vorrichtung zum abstuetzen einer verschiebbaren masse an einem ortsfesten geruest

Info

Publication number: DE2423083A1
Application number: DE2423083A
Authority: DE
Inventors: Karl Rees
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1974-05-13
Publication date: 1975-11-06
Also published as: FR2269023A1; FR2269023B1; US3951108A; ES435707A1; CH577117A5; SE403314B; IN154638B; BE828472A; CA1024966A; JPS50146702A; NL7406942A; DE2423083B2; DE2423083C3; FI750550A; SE7505018L; JPS576005B2

Description

P.4794/Stev

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Vorrichtung zum Abstützen einer verschiebbaren Masse an einem ortsfesten Gerüst

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstützen einer mit einem verschiebbaren Teil verbundenen, einseitig von diesem auskragenden Masse an einem ortsfesten Gerüst.

Solche Abstützvorrichtungen werden zum Beispiel bei Dampferzeugern verwendet,, bei denen oft das Problem auftritt, an den Brennkammerwänden, die sich abhängig von der Temperatur des sie durchströmenden Arbeitsmittels erheblich dehnen, auskragende Massen, wie Brenner und/oder Kollektoren, anzuhängen. Um grosse Biegebeanspruchungen in den Wänden zu vermeiden, ist es bekannt, diese Massen am auskragenden Ende zusätzlich abzustutzen. Dies geschieht zum Beispiel durch am Traggerüst aufgehängte Federn. Solche Federn haben den Nachteil, dass sie sehr gross sein müssen, wenn sie die notwendige flache Federcharakteristik aufweisen sollen; sie sind

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daher kostspielig.

Es ist auch bekannt, auskragende Massen, durch sogenannte Konstanthänger abzustützen, die aus Federn bestehen, die mit variabler Uebersetzung wirken. Die Uebersetzung ist in Funktion des Hubes so gewählt, dass theoretisch die Stützkraft vom Hub unabhängig ist. Auch diese Lösung ist kostspielig^ und in der Praxis ist die Stützkraft wegen der unvermeidlichen Reibung doch nicht konstant:.

Weiter ist bekannt, eine auskragende Masse durch ein Gegengewicht zu stützen, was ebenfalls kostspielig ist und die vom Gerüst zu tragende Last verdoppelt.

Ueberdies ist es bekannt, zur Stützung einer auskragenden Masse ein Tragrohr vorzusehen, das von einem Arbeitsmittelstrom mit etwa gleicher Temperatur durchflossen wird wie die Brennkammerwand, so dass ungefähr gleiche Wärmedehnungen im Tragrohr und in der Brennkammerwand auftreten. Diese Lösung ist konstruktiv aufwendig und ebenfalls teuer. Da bei transienten Betriebszuständen die Temperatur des Tragrohres hinter derjenigen der Brennkammerwand nachhinkt, können beträchtliche Dehnungsunterschiede auftreten, die dann wesentliche Biegebeanspruchungen zur Folge haben.

Schliesslich ist es bekannt, auskragende Massen durch Gelenkstäbe an benachbarten, horizontalen Bandagen abzustützen. Diese Konstruktion entlastet die Brennkammerwand nicht vollständig von Biegemomenten, so dass eine zusätzliche Abstützung durch eines der

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schon genannten Mittel, zum Beispiel Federn, notwendig ist. Sie eignet sich auch nur dann, wenn der gegenseitige Abstand der Bandagen relativ zur Länge der Auskragung gross ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber den be-" kannten Vorrichtungen verbesserte Vorrichtung zum Abstützen einer vertikal verschiebbaren Masse zu schaffen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein erster Hebel mit einem Ende am verschiebbaren Teil und mit einem anderen Punkt am Gerüst angelenkt ist und der erste Hebel mit einem zweiten Hebel direkt oder mittels Lasche gelenkig verbunden ist und dass dieser zweite Hebel ebenfalls am Gerüst angelenkt ist und mit einem Ende mit der Masse gelenkig verbunden ist, wobei die gelenkige Verbindung der beiden Hebel miteinander sich auf der selben Seite in Bezug auf die Anlenkpunkte der Hebel am Gerüst befinden. Das beanspruchte Hebelsystem wirkt derart, dass mittels des ersten Hebels die Verschiebebewegung des verschiebbaren Teils relativ zu dem ortsfesten Gerüst verkleinert nachgebildet wird und dass die nachgebildete Verschiebung auf den zweiten Hebel einwirkt, der die nachgebildete Verschiebung vergrössert und mit dem die vergrösserte Verschiebung abbildenden Ende die auskragende Masse stützt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auf konstruktiv einfache und bei allen Betriebszuständen wirksame Weise die Bewegungen des verschiebbaren Teils und der auskragenden Masse stets im wesentlichen gleich sind. Da ein erheblicher Teil der

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auskragenden Masse auf dem Gerüst abgestützt wird, tritt eine wesentliche Entlastung des verschiebbaren Teils ein.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Abstützvorrichtung nach der Erfindung, angewendet bei einem Dampferzeuger, und

Fig 2 bis 4 abgewandelte Ausführungsformen der Vorrichtung.

Gemäss Fig. 1 ist mit 1 eine vertikale, aus gasdicht miteinander verschweissten Rohren bestehende Rohrwand bezeichnet, die einen Rauchgaszug 2 begrenzt und die den verschiebbaren Teil bildet, mit dem eine von diesem auskragende Masse verbunden ist. Die auskragende Masse besteht in diesem Beispiel aus einem Kollektor 4, der über Rohre Ii und 15 mit der Rohrwand 1 z.B. durch Schweissen verbunden ist. Die Rohre 11 und 15 setzen sich durch die Rohrwand 1 hindurch fort und gehen in Bündelheizflächen 12 bzw. 17 über, die sich im Rauchgaszug 2 erstrecken. Ausserdem ist ein ortsfestes Gerüst 3 vorgesehen, an dem der Kollektor 4 mittels eines Hebelsystems 20, 21 abgestützt ist und an dem in nicht dargestellter, bekannter Weise das obere Ende der Rohrwand 1 aufgehängt ist.

An der Rohrwand 1 ist ein erster Hebel 20 angelenkt (Punkt A). Zu diesem Zweck sind an der Rohrwand zwei Tragösen 29 angeschweisst, die Langlöcher 28 aufweisen. Der Hebel 20 erstreckt sich mit einem Ende zwischen die beiden Tragösen und ist über einen Bolzen

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in den Langlöchern 28 gelagert. In dem Gerüst 3 ist der erste Hebel 20 über einen Zapfen 27 schwenkbar gelagert. Diese Lagerung bildet den Punkt B. Das andere Ende des ersten Hebels 20 ist über einen Bolzen 25 mit zwei Laschen 24, von denen in Fig. 1 nur eine sichtbar ist, gelenkig verbunden (Punkt C). Die Laschen 24 sind mit j.hrem anderen Ende über einen Bolzen 23 an einem zweiten Hebel 21 angelenkt (Punkt D). Auch dieser Hebel 21 ist über einen Zapfen 22 im Gerüst 3 schwenkbar gelagert (Punkt E), wogegen das in Fig. 1 linke Ende des Hebels mit dem Kollektor 4 gelenkig verbunden ist (Punkt F). Diese Verbindung ist so ausgebildet, dass der Hebel 21 mit dem einen Ende einer Stange 6 verbunden ist, über die zwei Flache is ens chl-auf en -5 gelegt sind, die am Kollektor 4 befestigt sind. ·

Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 jeweils nur ein Hebel dargestellt. Bei der praktischen Verwirklichung der Abstützung wird man je zwei Hebel 20 und 21 vorsehen, zwischen denen der Kollektor 4 sowie die diesen tragende Stange 6 angeordnet ist. Entsprechendes gilt auch für die übrigen Ausführungsbeispiele.

Die Längen der Hebelarme der beiden Hebel 20 und 21 sind so gewählt, dass das Verhältnis der Strecken AB : AC gleich dem Verhältnis der Strecken FE : FD ist. In Fig. 1 stehen die Hebel 20 und 21 parallel zueinander und die Laschen 24' senkrecht dazu. Diese Stellung entspricht der Mittellage der Rohrwand 1 und des Kollektors 4. Verschiebt sich die Rohrwand 1 nach oben oder unten, zum Beispiel infolge von Temperaturänderungen des durch die Rohre strömenden

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Arbeitsmittels, so ist die Bewegung des Punktes F und damit des Kollektors 4 gleich gross und in gleichem Sinne wie die Bewegung der Tragösen 29 und damit des Punktes A. Da die Bewegungen der Tragösen 29 im Verhältnis zur Länge der Hebelarme des Hebels 20 klein sind, stimmt die Bewegung des Kollektors 4 sehr genau mit der Bewegung des Punktes A überein. Dadurch wird verhindert, dass die Rohre 11 und 15 und die Rohrwand 1 auf Biegung beansprucht werden.

Gemäss Fig. 2'besteht die von der Rohrwand 1 auskragende Masse aus einem Brenner 56, der über einen Flansch 59 mit der Rohrwand fest verbunden ist. Der erste Hebel 50 ist wiederum mit seinem einen Ende über Tragöse.n 69 und einen Bolzen 65 an der Rohrwand 1 schwenkbar abgestützt (Punkt A).. Abweichend vom Beispiel nach Fig. 1 ist in Fig. 2 das Ende des ersten Hebels 50 im Gerüst 3 schwenkbar gelagert (Punkt B) und der "Verbindungspunkt C mit den Laschen 54 zum zweiten Hebel 51 liegt zwischen den beiden Enden des Hebels 50. Die Laschen 54 sind im Punkt D mit dem zweiten Hebel 51 verbunden, dessen Enden mit dem Gerüst 3 im Punkt E bzw. mit dem Brenner 56 im Punkt F gelenkig verbunden sind. Beim Punkt F ist für die Aufnahme des Verbindungsbolzens 53 ein Langloch 57 im Hebel 51 vorgesehen.

Bei diesem Beispiel sind die Längen der Hebelarme nicht so klar definiert wie im Beispiel gemäss Fig. 1. Die dadurch bedingte Ungenauigkeit in den Bewegungen der Punkte A und F ist jedoch im allgemeinen vernachlässigbar. Sie wird durch die konstruktive Ein-

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fachheit dieser Abstützung kompensiert.

Gemäss Fig. 3 sind Verbindungslaschen zwischen den beiden Hebeln 80 und 81 vermMen, indem diese Hebel über einen Bolzen 76 direkt miteinander gelenkig verbunden sind, so dass die Punkte C und D in der gezeichneten Seitenansicht aufeinander fallen. Der erste Hebel 80 ist wiederum über Tragösen 79 an der Rohrwand 1 angelenkt (Punkt A) und das andere Ende dieses Hebels im Traggerüst 3 schwenkbar in einem Langloch 84 abgestützt (Punkt B). Die strichpunktiert angedeutete Masse 74 befindet sich vor den beiden dar-, gestellten Hebeln und ist mit dem zweiten Hebel 81 in einem Langloch 71 schwenkbar geführt (Punkt F). Das andere Ende des zweiten Hebels 81 ist wiederum am Gerüst 3.schwenkbar abgestützt (Punkt E), und zwar in einem Langloch 75.

Im Gegensatz zu den Darstellungen in Fig. 1 und 2 sind bei Fig. 3 die Hebel 80 und 81 nicht in der Mittelstellung, sondern in der Stellung "kalt" gezeichnet. Mit dem Erwärmen des Arbeitsmittels in der Rohrwand 1 verschieben sich also die Tragösen 79 und damit der Punkt A nach unten. Dabei tritt eine genau gleich grosse Abwärtsbewegung des Punktes F ein, da -- wie beim Beispiel nach Fig. 1 — die Längen der Hebelarme genau definiert sind.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde vorausgesetzt, dass die Rohrwand 1 sich nur in vertikaler Richtung dehnt. Die horizontale Dehnung ist in den meisten Fällen auch ohne weiteres vernachlässigbar. In Fällen, in denen dies nicht zulässig ist, wer-

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den die Hebel geneigt angeordnet, so dass sie in der Mittellage rechtwinklig zur Richtung der Verschiebung stehen.

Einen weiteren Sonderfall betrifft das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4. Hier ist angenommen, dass sich der Punkt A des ersten Hebels 40 aus einer Stellung "kalt", die dem Fusspunkt des Pfeiles 45 entspricht, bis zu einer Stellung "warm", die der Spitze des Pfeiles 45 entspricht, bewegt, während gleichzeitg wegen der im Betrieb warmwerdenden, zum Kollektor 4 führenden. Verbindungsleitung 15' der Kollektor 4 sich parallel zu einem Pfeil 47 bewegen möchte, wobei dieser Pfeil langer ist und stärker geneigt ist als der Pfeil 45. Um dieses Problem zu lösen, stehen die Hebel 40 und 41 in der gezeichneten Mittelstellung jeweils als Mittelsenkrechte auf dem Pfeil 45 bzw. 47. Durch entsprechende Wahl der Punkte B und E für die Lagerung der Hebel am Gerüst 3, ist das Übersetzungsverhältnis der Hebel so abgestimmt, dass bei einer Bewegung des

Punktes A um die Länge des Pfeiles 45 der Punkt F sich um die Länge des Pfeiles 47 bewegt. Da der Hebel 41 sich um den Punkt E dreht, ist die Bahn des Punktes F kreisförmig statt gerade. Bei im Verhältnis zu den Längen der Hebelarme kleinen Verschiebungen ist diese Abweichung vernachlässigbar.

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Claims

-S-

Patentansprüche

\1.J Vorrichtung zum Abstützen einer mit einem verschiebbaren Teil verbundenen, einseitig von diesem auskragenden Masse an einem ortsfesten Gerüst, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Hebel mit einem Ende am verschiebbaren Teil (Punkt A) und mit einem anderen Punkt am Gerüst (Punkt B) angelenkt ist und der erste Hebel mit einem zweiten Hebel direkt oder mittels Lasche gelenkig (Punkt C₅D) verbunden ist und dass dieser zweite Hebel ebenfalls am Gerüst (Punkt E) angelenkt ist und mit einem Ende mit der Masse (Punkt F) gelenkig verbunden ist, wobei die gelenkige Verbindung (Punkt C,D) der beiden Hebel miteinander sich auf der selben Seite in Bezug auf die Anlenkpunkte (B₅E) der Hebel am Gerüst befinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Hebelarme der beiden Hebel so. gewählt ist, dass das Verhältnis der Strecken AB : AC gleich dem Verhältnis der Strecken FE : FD ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hebel in der Mittellage etwa-parallel zueinander sind.

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A. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hebel in seiner Mittellage etwa die Mittelsenkrechte zur zugehörigen Bewegungsbahn des Anlenkpunktes (A) am verschiebbaren Teil bzw. (F) an der auskragenden Masse bildet.

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