DE2445055B2

DE2445055B2 - Gasdichter weichstoffkompensator

Info

Publication number: DE2445055B2
Application number: DE19742445055
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Merz, Günther, 6078 Zeppelinheim
Priority date: 1974-09-20
Filing date: 1974-09-20
Publication date: 1978-02-09
Also published as: NL7510358A; ZA755394B; SE7509923L; GB1498735A; US4063755A; DE2445055C3; IT1047412B; CA1031387A; DK143468B; DE2445055A1; DK346475A; FR2285568B1; DK143468C; FR2285568A1; BE832031A

Description

Die Erfindung betrifft einen gasdichten Weichstoffkompensator zum Herstellen von elastischen Verbindungen an Heißluft, Rauchgas und ähnliche Medien führenden Rohrleitungen, Kanälen u. dgl., der hitzebeständige Lagen aus textlien Stoffen sowie Lagen aus Kunststoff oder ähnlichen und Metallfolie aufweist und eine faltenfreie Profilform hat.

Bei einem bekannten Kompensator dieser Art (DT-Gbm 1888013) wird die gasdichte Lage von der Metallfolie gebildet. Infolgedessen muß die Metallfolie gasdicht verschweißt oder verlötet werden, was die Fertigungskosten des Kompensators wesentlich erhöht und eine unerwünschte Versteifung mit sich bringt. Die gasdichte Lage befindet sich an einer Stelle, an der die Gastemperatur wesentlich herabgesetzt ist. Für diesen Zweck werden durch entsprechende Flanschausbildungen jeweils mit mehreren Weichstofflagen abgedeckte Wärmeschutzkammern geschaffen, die jedoch eine weitere Verteuerung de-j Kompensators zur Folge haben und zu Radialabmessungen des Kompensators führen, die wesentlich größer als diejenigen der zu verbindenden Kanäle sind. Letzteres ist oft unerwünscht oder schließt den Einsatz der bekannten Lösung von vornherein aus.

Bei einem weiteren bekannten Weichstoffkompensator (DT-PS 1273 929) ist zwischen Gewebelagen als dichtendes Element eine selbsttragende, nachgiebige Stahlfolieneinlage mit einer Folienstärke bis V₁₀ mm vorgesehen. Da Kondensatoren Durchmesser von mehreren Metern haben können, kann in der Praxis die Foüenstärke zwecks Erzielung der Selbsttrageeigenschaften der Folie nicht wesentlich unter 0,2 mm liegen. Selbsttragende Stahlfolien sind wenig flexibel, so daß ein Faltenbalg erforderlich wird, um eine ausreichende Dehnungsaufnahme zu erreichen. Die Herstellung von Faltenbälgen ist aber bei den in Betracht kommenden Querschnitten aufwendig. Außerdem ist wiederum ein gasdichtes Verschweißen der Stahlfolieneinlage notwendig.

Schließlich ist ein flexibler Wellbalg für Verbindungen von Leitungen, insbesondere in Flugzeugen und Raketen, mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 1,6 mm bekannt (US-PS 3315704), bei dem die Dichtfunktion von der Silikongummiimprägnierung eines Glasfasertuches übernommen wird. Zwischen zwei Glasfasertuchlagen ist eine 0,0025 bis 0,076 mm starke Folie aus rostfreiem Stahl eingebettet, die in Fällen, in denen es auf Flexibilität ankommt, in Form von sich überlappenden Streifen eingelegt sein soll und deren Aufgabe es ist, der Gesamtanordnung die gewünschte Steifigkeit und mechanische Festigkeit zu verleihen. Das heißt, angesichts des äußerst geringen Balgendurchmessers ist die dünne Stahlfolieneinlage der selbsttragenden Stahlfolie bekannter Weichstoffkompensatoren vergleichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weichstoffkompensator zu schaffen, der die uneingeschränkte Flexibilität bekannter Gewebekompensatoren hat, jedoch bei vertretbarem Aufwand wesentlich verbesserte chemische, thermische und/oder mechanische Festigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) die gasdichte Lage nur beschränkte Temperaturfestigkeit hat und insbesondere aus Kunststoff oder Gummi besteht;

b) die liitzebeständigen Lagen aus textlien Stoffen den tragenden Teil des Kompensators bilden, der auf der wärmebeaufschlagten Seite der dichtenden Lage in ausreichender Stärke angeordnet ist, um die auf Wärmeleitung und Konvektion zurückzuführende Temperaturbelastung der dichtenden Lage auf einem unterhalb der zulässigen Höchsttemperatur liegenden Wert zu halten;

c) mindestens eine aus einer nichttragenden, hochflexiblen Stahlfolie von höchstens 0,05 mm Stärke bestehenden Lage relativ zur dichtenden Lage auf der der thermischen und/oder chemischen Beanspruchung näher liegenden Seite des Kompensators angeordnet ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Weichstoff korn-

pensatoren mit als gasdichter Lage dienender Metallfolie bildet also bei dem Kompensator nach der Erfindung die bis zu 0,05 mm dicke, temperaturfeste Stahlfolie nicht das dichtende Element. Zur Abdichtung des !Compensators ist vielmehr zusätzlich zu der Stahlfolie mindestens eine gasdichte Lage von beschränkter Temperaturfestigkeit vorgesehen. Dafür eignen sich insbesondere Folien aus Gummi oder Kunststoff, vor allem Polytetrafluoräthylen. Die Stahlfolie schützt die gasdichte Lage und die textlien Stofflagen, 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 Ganzem. Trotz der wirtschaftlichen faltenfreien Profilform kann der Kompensator vergleichsweise große Auslenkungen aufnehmen.

Die Stahlfolie wirkt in an sich bekannter Weise als hervorragender Reflektor für Strahlungswärme. Die beschränkt temperaturbeständige dichtende Lage des Kompensators bleibt daher auch durch unerwartete Temperaturstöße unbeeinträchtigt. Ausfälle von Kompensatoren werden wesentlich herabgesetzt. Da der neue Kompensator praktisch die gleiche Flexibilität wie bekannte Weichstoffkompensatoren aus Gewebe und Polytetrafluoräthylen-Dichtlage hat, kann er bei Ausfall von solchen bekannten Kompensatoren zum Nachrüsten bei gleichbleibenden Abmessungen benutzt werden.

An der Innenseite eines für Rauchgaskanäle oder dergleichen eingesetzten Kompensators kann die nicht selbsttragende Stahlfolie der Flammenabwendung bei Brand oder ähnlichen Situationen dienen, die bisher oft bis zu Totalschaden führten. In Anwendungsfällen, bei denen mit Kondensatanfall in der Rohrleitung zu rechnen ist, bietet eine Innenkaschicrung 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 Eigenschafen von Asbest und anderen mineralischen Geweben nur bedingt und nur bis zu einer Temperatur von 300° C erfüllen. Mit der hochelastischen Stahlfolie als Innenkaschierung lassen sich demgegenüber Temperaturen bis zu 600° C ohne weiteres beherrschen.

Durch seinen einfachen, unkomplizierten Aufbau eignet sich der Kompensator nach der Erfindung nicht nur für den Ausgleich von 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 800 bis 1000° C.

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

Als textile Stoffe kommen technische Gewebe oder Gewirke verschiedenster Art in Betracht, insbesondere Gewebe aus natürlichen Stoffen, wie Weib- oder Blauasbest, aus synthetischen Stoffen, wie Glasfasern, oder aus Metallen. Auch hitzefeste Mineralwollen und -filze können vorgesehen sein. Wird die Stahlfolie in kaschierter Form verwendet, kann die Kaschierung ein- oder beidseitig auf hitzefestem Gewebe erfolgen.

Durch beidseitige Anbringung der nicht selbsttragenden Stahlfolie läßt sich 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 bekannier Asbestgewebekompensatoren vergleichbar ist. Die erfindungsgemäß verwendete nicht selbsttragende Stahlfolie ist walkfest und hat im 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 in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Stahlfolieneinlage zum Verschließen an der Baustelle bestimmte, vorbereitete Stöße aufweisen.

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

Fig. 1 einen Teilquerschnitt eines hochhitzebeständigen Kompensators,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt einer weiteren Au^ führungsform des Kompensators, wobei der Schichtaufbau im einzelnen zu erkennen ist,

Fig. 3 eine Teilansicht des Lagenaufbaus bei Verwendung eines offenen Kompensators und

Fig. 4 den Temperaturverlauf bei einem erfindungsgemäßen Kompensator.

Der in Fig. 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. S angeschweißt. Das in Strömungsrichtung stromaufwärts liegende Kanalende trägt ferner an seiner Innenseite einen Abweiserring 6.

Der insgesamt mit 10 bezeichnete Kompensator kann eine Innenlage aus einem Girlandendrahtgewebe 11, das eine Füllung aus einer hochhitzebeständigen Filzschicht 12 und einer Mineralwolleschicht 13 umschließt, aufweisen. Der eigentliche Kompensator besteht aus einer Folge 14 von Schichten, zu denen mindestens eine Stahlfolie von höchstens 0,05 mm Stärke und eine dichtende Schicht von beschränkter Temperaturfestigkeit, insbesondere in Form einer Polytetrafluoräthylenfolie, gehören. Die Stahlfolie befindet sich auf der thermisch belasteten Seite des Kompensators, das heißt, sie liegt im vorliegenden Fall 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 umschließt. Ein Beispiel für eine Folge von solchen Schichten ist weiter unten an Hand der Fig. 2 näher erläutert.

Das in Fig. 1 obere Ende des Kompensators ist am Flansch 4 mittels einer Schelle 15 festgelegt, die über eine Schraube 16 zusammengezogen wird. Für das untere Ende des Kompensators 10 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 20 hindurch. Durch Anziehen von auf den Schrauben 18 sitzenden Muttern wird der Kompensator zwischen dem Befestigungsflansch 5 und dem Flacheisen 20 eingespannt.

Die gegebenenfalls vorhandenen 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 Fig. 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 Fig. 2 veranschaulichten Kompensator besteht die 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 2fl aus Armierungsgewebe, und einer zweiten Stahlfolie 29 von gleichfalls bis zu 0,05 mm Dicke. Zu beider Seiten des Außenrandes der Schichtfolge 14 befinden sich Klemmverstärkungen 30 bzw. 31 aus Weißasbestgewebe. Zwischen die Klemmverstärkung 31 und die innere Stahlfolie 29 greift gegebenenfalls der Rand eines Girlandendrahtgewebes 32, auf dessen Innenseite im Bereich zwischen den Befestigungsflanschen, von denen in Fig. 2 nur der eine veranschaulicht ist, eine Lage 33 aus Mineralwolle mit Draht aufgesteppi sein kann. Die Schichtfolge 14 kann insgesamt eine Stärke von beispielsweise 18 mm haben.

Fig. 3 zeigt schematisch den Temperaturverlauf an einem Kompensator der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Art. Wie zu erkennen ist, müssen die aul der temperaturbelasteten Seite des dichtenden Elements, vorliegend also der Polytetrafluoräthylenfolie 24, liegenden Kompensatorteile die Temperatur se weit absenken, daß sie gut unterhalb der maximaler Temperatur liegt, die für das Dichtelement zulässig ist. Entsprechendes gilt für die übrigen Schichten, das heißt, die hochtemperaturfeste Filzschicht 12 senki die Temperatur unter die zulässige Höchsttemperatui für die Mineralwolleschicht, die ihrerseits zu einei weiteren Temperaturabsenkung bis unterhalb der zulässigen Arbeitstemperatur der Asbest- oder Armierungsgewebe 26, 28 führt.

Bei der Montage von offenen Kompensatoren wire die Stahlfolie zweckmäßigerweise mit vorbereiteter Stoßen versehen, die an der Einbaustelle zusammengefaltet werden, wie dies in Fig. 4 bei 35 angedeute ist. In entsprechender Weise kann im übrigen auch die der Abdichtung dienende Polytetrafluoräthy lenfolie an ihren Stoßkanten gefaltet und zusätzlicl mit einem wärmebeständigen Kleber verklebt wer den.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasdichter Weichstoff kompensator zum Herstellen von elastischen Verbindungen an Heißluft, Rauchgas und ähnliche Medien führenden Rohrleitungen, Kanälen u. dgl., der hitzebeständige Lagen aus textlien Stoffen sowie Lagen aus Kunststoff o. ä. und Metallfolie aufweist und eine faltenfreie Profilform hat, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die gasdichte Lage (24) nur beschränkte Temperaturfestigkeit hat und insbesondere aus Kunststoff oder Gummi besteht;

b) die hitzebeständigen Lagen (12, 13, 22, 23, 25,26,28) aus textlien Stoffen den tragenden Teil des Kompensator (IC) bilden, der auf der wärmebeaufschlagten Seite der dichtenden Lage in ausreichender Stärke angeordnet ist, um die auf Wärmeleitung und Konvektion zurückzuführende Temperaturbelastung der dichtenden Lage auf einem unterhalb der zulässigen Höchsttemperatur liegenden Wert zu halten;

c) mindestens eine aus einer nichttragenden, hochfiexiblen Stahlfolie (27, 29) von höchstens 0,05 mm Stärke bestehende Lage relativ zur dichtenden Lage auf der der thermischen und/oder chemischen Beanspruchung näherliegenden Seite des Kompensators angeordnet ist.

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

3. Weichstoff kompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfolie auf eine Lage aus textilem Stoff aufkaschiert ist.

4. Weichstoffkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfolie als lose Einlage vorgesehen ist.

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

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