DE2442708B1

DE2442708B1 - Kompensator für heiße Medien mit einer feuerfesten Innenauskleidung

Info

Publication number: DE2442708B1
Application number: DE2442708A
Authority: DE
Inventors: Gerd 5608 Radevormwald Eifer
Original assignee: Hawiko Kompensatoren- U Apparatebau & Co Kg 5830 Schwelm GmbH
Current assignee: Hawiko Kompensatoren- U Apparatebau & Co Kg 5830 Schwelm GmbH
Priority date: 1974-09-06
Filing date: 1974-09-06
Publication date: 1975-10-02
Also published as: ZA755546B; DE2442708A1; SU638283A3

Description

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Schutzrohr einen radialen Abstand a gegenüber dem lichten Durchmesser des Kompensators auf, wobei der radiale Abstand a in Abhängigkeit von der Baulänge I und dem lichten Durchmesser d des Kompensators so gewählt ist, daß eine ausreichende Knickbewegung möglich ist. Unter dem lichten Durchmesser d des Kompensators wird der Innendurchmesser des Flansches, der Stutzen oder der Kompensatorwellen verstanden. Die Kombination von radialem Abstand a und großer Dehnungsfuge, die bei der anmeldungsgemäßen Konstruktion ohne Beeinträchtigung der Kompensatorwellen möglich ist, ermöglicht eine Knickbewegung, wie sie bisher bei Kompensatoren für Heißwindleitungen kaum für möglich gehalten wurde.
Der radiale Abstand a kann durch Errechnung des Mindestwertes ermittelt werden. Bei einer Länge des Schutzrohres von b = 572 mm und einer maximalen Knickbeanspruchung des Kompensators von o = plus/minus 20 errechnet sich z. B.
a=tgo/2.b/2=0,0175.286= 5 mm .
Der Mindestabstand beträgt bei der angegebenen Knickbeanspruchung 5 mm.
Damit ein Anstoßen des Schutzrohres mit Sicherheit vermieden wird, wird in der Praxis der 2- bis 2,5fache Wert des errechneten Mindestwertes bevorzugt (im Beispiel also 10 bis 12,5 mm).
Die Dehnungsfuge befindet sich bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform in der Kompensatormitte. Bei einer Knickbewegung bewegen sich die gedehnten Enden der Kompensatorwellen bzw.
die dort befindlichen Anschlußstutzen in Richtung auf die Schutzrohrenden, während am gegenüberliegenden Ende die Kompensatorwelle in Richtung auf das Schutzrohr gedrückt wird. Eine entsprechende Bewegung führt die Innenauskleidung in Richtung auf das Schutzrohr aus. Diese Bewegung ist ohne Schäden möglich, da die elastische Schicht zusammenpreßbar ist. Um bei dieser Knickbewegung eine hinreichende Abdichtung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn zusätzlich zu der Abdichtung im Bereich der Dehnfuge eine entsprechende Abdichtung im Bereich der Enden des Schutzrohres vorgesehen ist. Zu diesem Zweck muß lediglich auch hier eine elastische Schicht bestimmter axialer Erstrekkung auf die Innenwandung des Schutzrohres aufgebracht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die elastische Schicht über die gesamte axiale Länge des Schutzrohres vorzusehen.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Kompensatorhälfte im Querschnitt und Fig. 2 einen Kompensator unter Knickbeanspruchung.
Der Kompensator besteht aus den Kompensatorwellen 1, den Anschlußstutzen 2a und den Flanschen 2, an welchen radial nach innen sich erstrekkende Haltescheiben 3 für die feuerfeste Auskleidung 5 vorgesehen sind. Die feuerfeste Auskleidung 5 wird von den beiden an den Haltescheiben 3 angeschweißten Tragrohren 4 gehalten, wobei sich die Tragrohre 4 konzentrisch zu den Anschlußstutzen 2 a erstrecken. Die feuerfeste Auskleidung 5 weist in der Mitte des Kompensators eine relativ breite Wärmedehnungsfuge 8 auf, die sich ohne Labyrinthführung radial nach außen erstreckt. Die Tragrohre 4 enden im Bereich der Wärmedehnungsfuge 8 und sind am vorderen Ende 4 a zum Kompensatorinneren hin abgebogen. In dem von den Kompensatorwellen 1 bzw. den Anschlußstutzen 2a und den Tragrohren 4 gebildeten Ringraum befindet sich ein Schutzrohr 6 aus Stahl, welches einen radialen Abstand a zum lichten Durchmesser D des Kompensators hat. Der lichte Durchmesser ist hier der Innendurchmesser der Anschlußstutzen 2a bzw. Kompensatorwellen 1. Auf dem Schutzrohr 6 ist, z. B. durch Kleben, eine Einlage aus feuerfestem Filz angebracht, welche zwischen dem Schutzrohr 6 und den Tragrohren 4 leicht zusammengedrückt ist und dadurch den Kompensatorwellenraum gegenüber den Heißgasen abdichtet Das Schutzrohr 6 ist in axialer Richtung über eine bestimmte Länge frei beweglich, da es kürzer ist als der Abstand zwischen den beiden Haltescheiben3. Die Dehnungsaufnahme des Kompensators, die Breite der Dehnungsfuge 8 und die freie axiale Beweglichkeit des Schutzrohres 6 sind aufeinander abgestimmt.
Die freie axiale Beweglichkeit des Schutzrohres 6 liegt etwa 10 mm oberhalb der Dehnungsaufnahme.
Die F i g. 2 zeigt, welche Bewegung der Kompensator unter Knickbeanspruchung ausführen kann.
Durch die Dehnung des in Fig.2 oben gezeigten Kompensatorteiles wird die elastische Schicht 7 im Bereich des Tragrohrendes 4a zusammengedrückt, während sich die Anschlußstutzen 2 a in Richtung auf die Enden des Schutzrohres 6 bewegen. Da aber das Schutzrohr 6 im nichtgeknickten Zustand einen hinreichenden radialen Abstand a gegenüber den Anschlußstutzen 2a bzw. den Kompensatorwellen 1 aufweist, kann keine Knickbeanspruchung des steifen Schutzrohres 6 erfolgen. Bei der gegenläufigen Bewegung der gegenüberliegenden Kompensatorwellen (untere Bildhälfte) bewegen sich die Tragrohrenden 4a weg von der elastischen Schicht 7, während die elastische Schicht im Bereich der Tragrohrenden zusammengedrückt wird. So ist auch auf dieser Seite des Kompensators eine Abdichtung der Kompensatorwellen gegenüber den Heißgasen gewährleistet.
Weiterhin gewährleistet auch hier der radiale Abstand a, daß die mittlere Kompensatorwelle nicht gegen das Schutzrohr 6 gedrückt wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Tragrohre 4 im Bereich ihrer freien Enden 4 a zweckmäßigerweise so konstruiert sind, daß die elastische Auskleidung bei Bewegung des Schutzrohres 6 nicht beschädigt wird. So kann es zweckmäßig sein, die Tragrohre 4 in Richtung der Dehnungsfuge 8 leicht keilartig nach innen verlaufen zu lassen und zusätzlich am Tragrohrende 4a nach innen abzubiegen, so daß die elastische Schicht 7 im Bereich der Dehnungsfuge nur leicht zusammengedrückt wird. Diese Konstruktion verlängert die Haltbarkeit und erleichtert den Einbau.
Der Einbau kann so vorgenommen werden, daß die Tragrohre 4 bei eingebautem Schutzrohr 6 über die elastische Schicht 7 geschoben werden.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Kompensators ist in dem wirkungsvollen Schutz der Kompensatorwellen zu sehen, der trotz breiter Dehnfuge gewährleistet ist. Hinzu kommt der besondere Vorteil, daß der erfindungsgemäße Kompensator für Heißluftleitungen auch eine Knickbeanspruchung übernehmen kann. Er kann daher ohne Beeinträchtigung auch als Gelenkkompensator in Heißwindleitungen eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Kompensator für heiße Medien, insbesondere Heißwinde für Hochöfen, mit einer feuerfesten Innenauskleidung zum Schutz der Kom pensatorwellen gegenüber den heißen Medien, wobei die feuerfeste Innenauskleidung in axialer Richtung durch eine Wärmedehnungsfuge unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der feuerfesten Innenauskleidung (5) und den Kompensatorwellen (1) ein die Wärmedehnungsfuge (8) überdeckendes Schutzrohr (6) vorgesehen ist, welches axial mindestens über die Länge der Dehnungsaufnahme der Kompensatorwellen (1) frei beweglich ist.
2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (6) zur Abdichtung der Dehnungsfuge (8) zumindest im Bereich der Dehnungsfuge (8) mit einer elastischen Schicht (7) aus feuerfestem Material versehen ist.
3. Kompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Innenauskleidung (5) jeweils von einem am Ende der Kompensatorwellen (I) oder deren Anschlußstutzen (2a) angeschweißten und sich in Richtung Kompensatormitte zurückerstreckenden Tragrohr (4) gehalten ist, wobei jedes der beiden Tragrohre (4) mit seiner Außenwandung gegen die elastische Innenschicht (7) des Schutzrohres (6) anliegt.
4. Kompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (6) einen radialen Abstand (a) gegenüber dem lichten Durchmesser des Kompensators aufweist und der radiale Abstand (a) in Abhängigkeit von der Baulänge (/) und Durchmesser (D) des Kompensators so gewählt ist, daß eine ausreichende Knickbewegung möglich ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompensator mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige Kompensatoren werden insbesondere bei Heißwindleitungen eingesetzt, wo Temperaturen von 12000 C oder sogar bis zu 14000 C auftreten können. Es gehört zum Stand der Technik, den temperaturempfindlichen Wellenraum durch eine feuerfeste Auskleidung abzuschirmen. Bei Heißwind kann diese feuerfeste Auskleidung eine Stärke von 200 bis 300 mm aufweisen. Bei einer bekannten Ausführungsform wird die feuerfeste Auskleidung von Tragrohren getragen, die am Ende der Kompensatorwellen oder deren Anschlußstutzen angeschweißt sind und sich konzentrisch zu diesen erstrecken. Die Einheit aus Tragrohr und feuerfester Innenauskleidung muß eine Wärmedehnungsfuge aufweisen, um die auftretenden Wärmedehnungen auffangen zu können Um den Schutz der Kompensatorwellen zu gewährleisten, gehört es zum Stand der Technik, die feuerfeste Auskleidung mit einem Labyrinth zu versehen und gegebenenfalls in diesem Labyrinth zusätzlich Einlagen aus feuerfestem Filz anzuordnen. Diese Konstruktion erweist sich insbesondere bei mehrwel- ligen Kompensatioren rnit entsprechend großen Dehnfugen und- auch bei ~htóhen Heißwindternperaturen als anfällig, da die-~Wafmeaehnungsfuge in ihren Abmessungen begrenzt ist,~ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompcnsàtor für heiße Medien, -wie Heißwind für einen Hochofen, zu entwickeln, der eine große axiale Dehnungsaufnahme zuläßt und-dabei einen guten Schutz der Kompensatorwellen gewährleistet. Gemäß einer bevorzugten Aufgabenstellung soll dieser Kompensator auch Knickbewegungen ermöglichen, wie sie bei Kompensatoren für Heißwind bisher kaum denkbar waren.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kompensator mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die axiale Beweglichkeit des Schutzrohres ist in aller -Regel durch die seitlichen Halferungen der feuerfesten-Ausmauerung an den beiden Enden des Kompensators begrenzt. Zuzüglich der Dehnungsaufnahme der Kompensatorwellen beträgt die axiale Beweglichkeit zweckmäßigerweise mindestens 10 mm. Bei einer Dehnungsaufnahme der Kompensatorwellen von 40 mm ergibt sich somit ein Wert von 50 mm (40 f 10 mm). Als Maximalwert hat sich bisher eine freie Beweglichkeit von 30 mm empfohlen. Auf jeden Fall muß die axiale Beweglichkeit des Schutzrohres etwas größer sein als die Dehnungsaufnahme des Kompensators.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schutzrohr zur Abdichtung der Dehnungsfuge zumindest im Bereich der Dehnungsfuge, auf seiner Innenwandung eine elastische Schicht aus feuerfestem Material auf. In der besonders bevorzugten Ausführungsform wird die feuerfeste Innenauskleidung jeweils von einem am Ende der Kompensatorwelle oder deren Anschlußstutzen angeschweißten und sich in Richtung Kompensatormitte zurückerstrekkenden Tragrohr gehalten, wobei jedes Tragrohr mit seiner Außenwandung gegen die elastische Innenschicht des Schutzrohres anliegt. Das bis zur Kompensatormitte zurückgeführte Tragrohr erstreckt sich maximal bis zur Wärmedehnungsfuge und ist zweckmäßigerweise an seinem vorderen, freien Ende von der elastischen Innenschicht des Schutzrohres weggebogen, so daß die axiale Beweglichkeit nicht durch Störungen zwischen Innenauskleidung und freiem Tragrohrende beeinträchtigt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat die elastische Schicht in zusammengedrücktem Zustand eine Stärke von 30 bis 50 mm. Die elastische Schicht kann zwischen der feuerfesten Innenauskleidung bzw.

dem Tragrohr und dem Schutzrohr bis zu 15 ovo zusammengedrückt sein. Bei entsprechender Länge der elastischen Schicht beiderseits der Dehnfuge ergibt sich dabei eine gute Abdichtung. Die elastische Schicht ist zweckmäßigerweise auf dem Schutzrohr, das vorzugsweise aus Stahl besteht, aufgeklebt. Bei besonders starken Hitzebeanspruchungen kann es von Vorteil sein, das Schutzrohr aus warmfesten oder hitzebeständigern Stahl zu fertigen.

Bei einem mit feuerfester Innenauskleidung versehenen Schutzrohr übt das Schutzrohr im wesentlichen eine Stützfunktion für die elastische Schicht aus, während die elastische Schicht selbst die Abdichtungsfunktion gegenüber den Heißgasen ausübt.