DE2445055A1

DE2445055A1 - Weichstoffkompensator in leitungen fuer nichtfluessige medien

Info

Publication number: DE2445055A1
Application number: DE19742445055
Authority: DE
Inventors: Guenther Merz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-09-20
Filing date: 1974-09-20
Publication date: 1976-04-01
Also published as: FR2285568B1; NL7510358A; GB1498735A; ZA755394B; IT1047412B; US4063755A; CA1031387A; DK143468B; SE7509923L; DK143468C; FR2285568A1; DK346475A; DE2445055C3; BE832031A; DE2445055B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Weichstofftoompensator zum Herstellen von elastischen Verbindungen an Rohrleitungen, Kanälen und dergleichen mit einem dichtenden Element von beschränkter Temperaturfestigkeit, insbesondere einem Kunststoff- oder Gummidichtelement, und einer oder mehreren damit zusammenwirkenden flexiblen Lagen aus textlien Stoffen.

Bekannte Kompensatoren dieser Art sind in der Regel aus mehreren Lagen von Asbestgewebe und/oder anderen technischen Geweben aufgebaut, in die zur Erzielung der erforderlichen Gasdichtigkeit eine Polytetrafluoräthylenfolie (PTFE) eingebettet ist, Hinsichtlich ihrer thermischen Belastbarkeit und auch des Kostenaufwandes stehen solche Weichstoffkompensatoren zwischen den gleichfalls

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bekannten Stahlkompensatoren und Gummikompensatoren. Stahlkompensatoren sind aus Stahlblechen zusammengeschweißt und selbsttragend_T Sie sind hauptsächlich für hohe Drücke und auch flüssige Medien geeignet. Ihr Preis ist jedoch so hoch, daß der Einsatz derartiger Kompensatoren für viele praktische Anwendungen schon aus Kostengründen ausscheidet. Hinzu kommt, daß Stahlkompensatoren nur eine sehr geringe Flexibilität aufweisen. Andererseits sind Gummikompensatoren bewährt, wenn runde Leitungsquerschnitte vorliegen und die Stückzahlen hoch sind. Die Wärmefestigkeit ist jedoch gering. Auch wegen der fehlenden chemischen Beständigkeit sind Gummikompensatoren für viele Zwecke von vornherein ungeeignet.

Bei einem Weichstoffkompensator stellt das dichtende Element funktionsmäßig das wesentliche Bauteil dar. Es ist Hauptaufgabe der flexiblen Lagen aus Textilstoffen, das insbesondere aus PTFE-, Aluminium- oder Bleifolie bestehende dichtende Element gegen Temperatur, Druck und mechanischer Beanspruchung zu schützen, ohne daß die erwünschte Flexibilität des Kompensators verloren geht. Als Stoffe, die hohe Flexibilität, thermische Festigkeit und chemische Beständigkeit in der für die vorliegenden Verwendungszwecke erforderlichen Weise miteinander vereinbaren, kommen derzeit Asbest- und / oder synthetische Gewebe in Frage. Aber auch derartige Gewebe neigen beispielsweise bei starkem Kondensatanfall zur Verrottung. Bei der Montage der Rohrleitungs- oder Kanalnetze kann das Gewebe als Außenlage des Kompensators leicht beschädigt werden. Insbesondere bei stoßweisen thermischen Belastungen von innen, der Medienseite her, oder auch durch Strahlungshitze von außen, sind die Gewebe nicht in der Lage, das dichtende Element ausreichend zu schützen.

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Der Kompensator wird undicht.

Man hat auch bereits versucht (DT-PS 1 273 929), die geschilderten Mangel herkömmlicher Weichstoffkompensatoren dadurch auszuräumen, daß für eine Hohe Temperaturfestigkeit des Dichtelements selbst in der Weise gesorgt wurde, daß als Dichtelement eine selbsttragende Stahlfolieneinlage mit einer Folienstärke bis O,2 mm vorgesehen wird, die zwischen die dem Heißgas unmittelbar ausgesetzten Gewebeschichten eingebracht ist. Die Praxis zeigt, daß zur Erzielung der selbsttragenden Eigenschaften die Stärke der Folie nicht wesentlich unter O,2 mm liegen kann. Selbsttragende Stahlfolien sind so inflexibel, daß der bekannte Kompensator einen mit Falten versehenen Balg erfordert. Die Herstellung von Faltenbälgen ist aber bei den für Kondensatoren in Betracht kommenden großen Querschnitten, ähnlich wie bei Stahlkompensatoren, zu aufwendig. Noch stärker fällt auf der Kostenseite des bekannten Kompensators ins Gewicht, daß die Stahlfolieneinlage, da sie selbst das dichtende Element bildet, gasdicht verschweißt werden muß oder müßte. Dadurch werden Aufbau und Montage des Kompensators bedeutend erschwert und in vielen Fällen überhaupt unmöglich gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weichstoffkompensator zu schaffen, der die uneingeschränkte Flexibilität eines Gewebekompensators hat, mit dem jedoch bei vertretbarem Aufwand wesentlich bessere chemische, thermische und/oder mechanische Festigkeiten als bei bekannten Weichstoffkompensatoren zu erzielen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Weich-

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stoffkompensator mindestens eine aus einer nichttragenden hochflexiblen Stahlfolie von höchstens O,O5 mm Stärke bestehende Innen-, Außen- und/oder Zwischenlage aufweist, die der oder den thermisch und/oder chemisch beanspruchten Seiten des Kompensators näher liegt als das dichtende Element.

Im Gegensatz zu dem genannten bekannten Weichstoffkompensator mit Stahl"folien"einlage bildet bei dem Kompensator nach der Erfindung die höchstens O,O5 mm dicke Stahlfolie nicht das dichtende Element. Zur Abdichtung des Kompensators wird vielmehr in der bei Weichstoffkompensatoren an sich üblichen Weise mindestens ein Dichtelement aus Kunststoff, Gummi, Aluminium und/oder Blei benutzt, insbesondere eine Folie aus PTFE. Die Stahlfolie dient dem Schutz dieser dichtenden Einlage und der Gewebe, wobei wesentlich ist, daß die Stahlfolie auf Grund ihrer geringen Stärke von höchstens 0,05 mm nicht selbsttragend ist. Eine Stahlfolie dieser Stärke ist hinsichtlich ihrer Eigenflexibilität einem Zigarettenpapier vergleichbar. Sie beeinträchtigt infolgedessen in keiner Weise die Flexibilität des Kompensators als Ganzen. Der Kompensator kann daher in aller Regel eine faltenfreie Profilform erhalten. Dies ist bei Gewebekompensatoren die wirtschaftlichste Ausführung.

Die Stahlfolie ist vorzugsweise aus nichtrostendem, säurefestem Stahl gefertigt, Sie kann auf eine Lage aus textilem Stoff aufkaschiert oder als lose Einlage vorgesehen sein.

Durch seinen einfachen, unkomplizierten Aufbau eignet sich der Kompensator nach der Erfindung nicht nur für den Ausgleich von

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Dehnungen und die Aufnahme von Vibrationen in runden und rechteckigen Kanälen für Luft, Heißluft, Rauchgase und ähnliche Medien. Vielmehr besteht auch die Möglichkeit, Übergangsstücke zwischen verschiedenen Querschnitten und/oder Querschnittsformen herzustellen, beispielsweise für Übergangsstellen, an denen der Querschnitt von rund auf eckig, von oval auf eckig und dergleichen wechselt. Die Einsatzbereiche liegen bei Drücken bis zu ungefähr 1 atü und Spitzentemperaturen von etwa 8oo bis 1ooo C.

Als textile Stoffe kommen technische Gewebe oder Gewirke verschiedenster Art in Betracht, insbesondere Gewebe aus natürlichen Stoffen, wie Weiß- oder Blauasbest, aus synthetischen Stoffen, wie Glasfaser oder aus Metallen, Es werden auch hitzefeste Mineralwollen und-—Filze eingesetzt. Wird die Stahlfolie in kaschierter Form verwendet, kann die Kaschierung ein- oder beidseitig auf hitzefestem Gewebe erfolgen.

Da die Flexibilität bekannter Weichstoffkompensatoren aus Gewebe und Polytetrafluoräthylen unbeeintöächtigt bleibt, kann der Kompensator nach der Erfindung bei Ausfall von Kompensatoren bekannten Aufbaus zum Nachrüsten bei gleichbleibenden Abmessungen benutzt werden.

Die Stahlfolie wirkt als hervorragender Reflektor für Strahlungswärme. Die beschränkt temperaturbeständige dichtende Schicht des Kompensators kann infolgedessen unerwartete Temperaturstöße von

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innen wie auch von außen schadlos abwehren. Ausfälle von Kompensatoren werden infolgedessen wesentlich herabgesetzt.

An der Innenseite eines für Rauchgaskanäle oder dergleichen eingesetzten Kompensators kann die Stahl folie der Fiiammenabwendung bei Brand oder ähnlichen Situationen dienen, die bisher oft zu Totalschaden führten. In Anwendungsfällen, bei denen mit Kondensatanfall in der Rohrleitung zu rechnen ist, bietet eine Innenkaschierung des Kompensators mit der beschriebenen Stahlfolie einen erhöhten Schutz gegen Durchnässen. Die bisher üblichen Kunststoffbeschichtungen, die beispielsweise innen auf Blauasbestgewebe aufgebracht waren, konnten diese Aufgabe insbesondere im Hinblick auf die hygroskopischen Eigenschaften von Asbest und anderen mineralischen Geweben nur bedingt und nur bis zu einer Temperatur von ungefähr 3oo C erfüllen. Mit der hochelastischen Stahlfolie als Innenkaschierung lassen sich demgegenüber Temperaturen bis zu 600 C ohne weiteres beherrschen. Durch beidseitige Anbringung der Stahlfolie läßt sih der Kompensator bedarfsweise völlig einisolieren. Dies ist aus hygienischen Gründen, z.B. insbesondere bei Anlagen auf dem Lebensmittelsektor, erwünscht. Im übrigen kann erforderlichenfalls auf die Verwendung von Asbest ganz verzichtet und gleichwohl ein Rauchgas- bzw. säurefester Kompensator erhalten werden, dessen Flexibilität mit derjenigen bekannter Asbestgewebe-Kompensatoren vergleichbar ist.

Die erfindungsgemäß verwendete Stahlfolie ist walkfest und hat im

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übrigen so hohe Festigkeitswerte, daß bei Verwendung der Folie als Außenlage Beschädigungen des Kompensators während der Montage praktisch ausgeschlossen sind, Die Lebensdauer des Kompensators ist im Vergleich zu bekannten Weichstoffkompensatoren wesentlich erhöht.

Weichstoffkompensatoren können grundsätzlich beim Hersteller fertig zusammengebaut oder aber auch als offene Kompensatoren so ausgelegt sein, daß ihre Fertigmontage erst an der Einbaustelle erfolgt. Im letztgenannten Falle kann die Stahlfolieneinlage zum Verschließen an der Baustelle bestimmte, vorbereitete Stöße aufweisen.

Hochhitzebeständige Kompensatoren können ferner zweckmäßig auf der Seite hoher thermischer Beanspruchung als Innen- bzw. Außenlage ein Girlandendrahtgewebe aufweisen, das eine oder mehrere Zwischenlagen aus hochtemperaturfesten Isolierstoffen, insbesondere Mineralwolle oder-Filz, umschließt. Diese Zwischenlagen sorgen für ein ausreichendes Temperaturgefälle bis zu der nur begrenzt temperaturbeständigen dichtenden Schicht des Kompensators. Das Girlandendrahtgewebe stellt auch in einem solchen Fall eine so hohe Flexibilität sicher, daß ohne aufwendige Falten ausgekommen werden kann.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen Teilquerschnitt eines hochitzebeständigen Kompensators,

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Figur 2 einen Teilquerschnitt einer weiteren Ausführungsform

des Kompensators, wobei der Schichtaufbau im einzelnen zu erkennen ist,

Figur 3 eine Teilansicht des Lagenaufbaus bei Verwendung eines offenen Kompensators und

Figur 4 den Temperaturverlauf bei einem erfindungsgemäßen Kompensator.

Der in Figur 1 veranschaulichte Kompensator dient der Verbindung zweier Kanäle, deren einander zugewendete Enden bei 1 und 2 veranschaulicht sind. Die Strömungsrichtung im Kanal zeigt der Pfeil 3 an. An die beiden Kanalenden ist jeweils ein Befestigungsflansch 4 bzw. 5 angeschweißt. Das in Strömungsrichtung stromaufwärts liegende Kanalende trägt ferner an seiner Innenseite einen Abweiserring 6.

Die Innenlage des insgesamt mit to bezeichneten Kompensators besteht aus einem Girlandendrahtgewebe 11, das eine Füllung aus einer hochhitzebeständigen Filzschicht 12 und einer Mineralwolleschicht 13 umschließt. An die Schicht 13 schließt nach außen eine Folge 14 von Schichten an, zu denen mindestens eine Stahlfolie von höchstens 0,05 mm Stärke und eine dichtende Schicht von beschränkter Temperaturfestigkeit, insbesondere in Form einer Polytretrafluoräthylenfolie,gehören. Die Stahlfolie befindet sich auf der thermisch belasteten Seite des Kompensators, das heißt, sie liegt vorliegend dem Innenraum der Kanäle näher als die dichtende Schicht. Sind thermische Belastungen, insbesondere in Form von Strahlungswärme, auch von der Außenseite der Kanäle her zu erwarten, ist eine weitere Stahlfolie vorgesehen, die die dichtende Schicht von außen

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umschließt. Ein Beispiel für eine Folge von solchen Schichten ist weiter unten an Hand der Figur 2 näher erläutert.

Das in Figur 1 obere Ende des Kompensators ist am Flansch 4 mittels einer Schalle 15 festgelegt, die über eine Schraube 16 zusammengezogen wird. Für das untere Ende des Kompensators 1o ist eine andere Befestigungsart veranschaulicht. Dabei durchgreifen Schrauben 18 Bohrungen im Flansch 5 und im abstehenden Rand des Kompensators. Diese Schrauben reichen ferner durch eine Klemmverstärkung 19 und ein Flacheisen 2o hindurch. Durch Anziehen von auf den Schrauben 18 sitzenden Muttern wird der Kompensator zwischen dem Befestigungsflansch 5 und dem Flacheisen 2o eingespannt.

Die Schichten 12 und 13 schützen die dichtende Schicht der Folge 14 vor allem gegen thermische Beanspruchungen, die durch Wärmeleitung und Konvektion übertragen werden. Die Stahlfolie oder Stahlfolien machen Wärmestrahlungen unschädlich. Sie bieten ferner Schutz gegen chemische und mechanische Beanspruchung.

Obwohl bei dem hochhitzebeständigen Kompensator nach Figur 1 die aus den Lagen und Schichten 11 bis 14 bestehende Anordnung insgesamt eine erhebliche Materialstärke hat, ist durch die beschriebene Kombination von Einzellagen, insbesondere der extrem dünnen Stahlfolie in Verbindung mit dem Girlandendrahtgewebe 11 eine besonders hohe Flexibilität des Kompensators sichergestellt, die Falten überflüssig macht.

Bei dem in Figur 2 veranschaulichten Kompensator besteht die

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Schichtenfolge 14 von außen nach innen aus folgenden Werkstoffen: einer Weißasbestgewebelage 22 mit Nickelseele, einer Lage 23 aus Armierungsgewebe, einer Polytetrafluoräthylenfolie 24, einer Lage 25 aus Weißasbestgewebe, einer Lage 26 aus Weißasbestgewebe mit Nickelseele, einer Stahlfolie 27 von höchstens 0,05 mm Stärke, einer Lage 28 aus Armierungsgewebe, und einer zweiten Stahlfolie 29 von gleichfalls bis zu 0,05 mm Dicke. Zu beiden Seiten des Außenrandes der Schichtfolge 14 befinden sich Klemmverstärkungen 3o bzw. 31 aus Weißasbestgewebe. Zwischen die Klemmverstärkung 31 und die innere Stahlfolie 29 greift der Rand eines Girlandendrahtgewebes 32, auf dessen Innenseite im Bereich zwischen den Befestigungsflanschen, von denen in Figur 2 nur der eine veranschaulicht ist, eine Lage 33 aus Mineralwolle mit Draht aufgesteppt, ist. Die Schichtfolge 14 kann insgesamt eine Stärke von beispielsweise 18 mm haben.

Figur 3 zeigt schematisch den Temperaturverlauf an einem Kompensator der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Art. Wie zu erkennen ist, müssen die auf der temperaturbelasteten Seite des dichtenden Elements, vorliegend also der Polytetrafluoräthylenfolie 24, liegenden Kompensatorteile die Temperatur so weit absenken, daß sie gut unterhalb der maximalen Temperatur liegt, die für das Dichtelement zulässig ist. Entsprechendes gilt für die übrigen Schichten, das heißt, die hochtemperaturfeste Filzschicht 12 senkt die Temperatur unter die zulässige Höchsttemperatur für die Mineralwolleschicht, die ihrerseits zu einer weiteren Temperaturabsenkung bis unterhalb der zulässigen Arbeitstemperatur

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der Asbest- oder Armierungsgewebe , 26, 28 führt.

Bei der Montage von offenen Kondensatoren wird die Stahlfolie zweckmaßigerweise mit vorbereiteten Stoßen versehen, die an der Einbaustelle zusammengefaltet werden, wie dies in Figur bei 35 angedeutet ist. In entsprechender Weise kann im übrigen auch die der Abdichtung dienende Polytetrafluoräthylenfolie an ihren Stoßkanten gefaltet und zusätzlich mit einem wärmebeständigen Kleber verklebt werden.

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Claims

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Ansprüche

J Weichstoffkompensator zum Herstellen von elastischen Verbindungen an Rohrleitungen, Kanälen und dergleichen mit einem dichtenden Element von beschränkter Temperaturfestigkeit, insbesondere Kunststoff- oder Gummidichtelement, und einer oder mehreren damit zusammenwirkenden flexiblen Lagen aus textlien Stoffen, gekennzeichnet durch mindestens eine aus einer nichttragenden, hochflexiblen Stahlfolie {27, 29) von höchstens 0,05 mm Stärke bestehende Inne-, Außen- und/oder Zwischenlage, die der thermisch und/oder chemisch beanspruchten Seite des Kompensators näher liegt als das dichtende Element (24).

2. Weichstoffkompensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine faltenfreie Profilform.

3. Weichstoffkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfolie (27, 29) aus nichtrostendem, säurefestem Stahl gefertigt ist.

4. Weichstoffkompensator ncc h einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfolie auf eine Lage aus textilem Stoff aufkaschiert ist.

5. Weichstoffkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfolie als lose Einlage vorgesehen ist.

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ο. Weichstoffkompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Außenlagen aus Stahlfolie bestehen»

7. Weichstoffkompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfolieneinlage zum Verschließen an der Baustelle bestimmte vorbereitete Stöße aufweist.

8. Weichstoffkompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- bzw. Außenlage auf der Seite hoher thermischer Beanspruchung aus einem Girlandendrahtgewebe (11, 32) besteht, das eine oder mehrere Zwischenlagen aus hochtemperaturfesten Isolierstoffen (12, 13, 33), insbesondere Mineralwolle oder -filz, umschließt.

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