DE3101204A1 - "halterahmen fuer sperrventile u.dgl." - Google Patents

Description

Dipl.-lng. Peter Otte ₇₀₃3 Herrenberg (Kuppingen)

Patentanwalt Elfelstreße 7

• O' Telefon (07032)31999

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5. Januar 1981

GROVAG GroßventI1technlk AG, Maedlfstr. 13a, Enneda, Glarus/Schwelz

Halterahmen für Sperrventile und dergleichen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Halterahmen für Sperrventile, Drosselklappen, Sperrschieber, Klappenventile u. dgl. für üblicherweise eine Auskleidung aufweisende Leitungen, v^^u°i diese Ventile im folgenden lediglich noch als Sperrventile bezeichnet werden.

In vielen Verarbeitungsanlagen und Betrieben, bei denen die Arbeltstemperaturen in der Größenordnung von 500° C oder darüber sind, werden Gasleitungen verwendet, die häufig aus Flußelsenblech mit einer Inneren Auskleidung aus einem feuerfesten Material, nämlich Mörtel, Zement oder Beton aus entsprechenden Stoffen bestehen. Dies hat den Vorteil, daß die Kosten für die Leitungen reduziert sind, allerdings ergeben sich für die Hersteller von hochwirksamen Sperr-

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schieber- oder allgemein Sperrventi1ausrüstungen bei solchen Leitungen Schwierigkeiten, verglichen mit Leitungen, die außenlsollert sind. Diese Schwierigkeiten liegen beispielsweise darin, daß

1) die auf Ihrer Innenseite verkleidete Leitung keine Expansionsbewegung ausführt, während die Inneren Teile des Sperrventils, die den heißen Gaseinflüssen unterworfen sind, sich relativ zu den Leitungswänden ausdehnen; daß

2) das feuerfeste Zement- oder Mörtelmaterial die Tendenz zum Abbröckeln und Wegbrechen aufweist, wenn scharfe Eckbereiche äußeren Einflüssen ausgesetzt sind, und daß

3) auf die feuerfeste Zement- oder Mörtelauskleidung kein Verlaß ist, daß sich in Verbindung mit Verschlußplatten eine ausreichend hohe, zufriedenstellende Abdichtung ergibt.

Darüber hinaus gibt es eine Anzahl von Anwendungsfällen, wo es erwünscht oder sogar notwendig ist, ein Trennsystem, etwa ein Sperrventil zu Installieren, ohne die Leitung oder den Schacht vollständig zu zerschneiden, In die das Speri— ventil einzubauen ist. Diese Schwierigkelten sind erst letztlich aufgrund der Bedeutung von Energiesparmaßnahmen zutage getreten. Bisher wurden die sich aus undichten Sperr— ventilen ergebenden Konsequenzen als nicht so schwerwiegend betrachtet; die Lecks wurden toleriert und ökonomische Bedenken konnten nicht durchgreifen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Halteoder Lagerrahmen für ein Sperrventil beliebiger Ausgestaltung zu schaffen, welches in bestehende oder neu zu istalllerende Leitungen eingebaut werden soll und auch dann noch hervorragend abdichtet, wenn sich sehr unterschiedliche Aus-

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dehnungsverhältnIsse Im Leitungsbereich und Im Bereich des Lagerrahmens für das Sperrventil ergeben.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Halterahmen löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß ein Innerer Rahmenteil den Flammengasen, Rauchoder Abgasen und ein äußerer Rahmenteil der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt sein kann, ohne daß sich aufgrund der differenziel 1 en Expansion des inneren und äußeren Rahmenteils Schwierigkeiten und Undichtigkeiten ergeben.

Dabei kann der innere Rahmen Je nach Wunsch aus einer Anzahl von Einzelabschnitten bestehen, die Relativbewegungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungen untereinander bei Temperaturänderungen durchführen, oder aus einem einzigen, In sich dann geschlossenen Abschnitt, der sich relativ zum äußeren Rahmen bei einer Temperaturänderung verschiebt.

P^r äußere Rahmen kann dabei, muß dies aber nicht notwendigere -»ise, einen kanal- also wannenf örmi gen Querschnitt aufweisen und kann direkt mit der Leitung verschraubt oder sonstwie verbunden sein oder der äußere Rahmen kann dann, wenn die Leitung nicht aufgeschnitten werden soll oder darf, außerhalb der Leitung angeordnet werden.

Durch die In den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Halterahmens möglich. So Ist von besonderem Vorteil die Los 1agerverschraubung zwischen Teilen, die mindestens mittelbar am äußeren Rahmen befestigt sind, und dem Inneren Rahmen selbst, so daß der innere Rah-

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men In der Lage Ist, be! Temperatureinflüssen nachzugeben, eine Formänderung durchzuführen und so auch für die weitere Dichtigkeit Im Sperr- oder Klappenbereich zu wirken.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind In der Zeichnung

dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 In einer teilweisen seitlichen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hauptrahmens für ein Sperrventil bei einer eine Innere Auskleidung aufweisenden Leitung,

F!g. 2 eine vereinfachte Endseitendarstellung des in Fig. 1 gezeigten Sperrventi1rahmens,

Flg. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 2, FIg. h eine Schnittdarstellung ähnlich der FIg. 1 bei

einem anderen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hauptrahmens für ein Sperrventil,

FIg. 5 eine Endseitenansicht eines Eckbereichs des in Fig. gezeigten Hauptrahmens, wobei Teile weggeschnitten s Ind,

Fig. 5A zeigt eine Schnittdarstellung in Richtung des Pfeils B der Fig. 5,

die Figuren 6 und 7 zeigen In perspektivischer und In einer seitlichen Schnittdarstellung eine Innere Rahmendichtung, die in Verbindung mit den Ausführungsbeispiel en der FIg. h und 5 Verwendung findet, die Figuren 8 und 9 zeigen weitere Ausführungsbeispiele des Haupt 1agerrahmens für ein Sperrventil und entsprechen In ihrer Darstellung der Darstellung der F!g. 1, während

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die Figuren 10 und 11 teilweise Schnittdarstellungen von erfindungsgemäßen Hauptrahmenstrukturen darstellen, wie sie für Sperrklappen In GuM lot Ineform aufweisende Sperrventile geeignet sind.

Beschreibung der Ausführungsbelsplele

In Fig. 1 Ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Hauptrahmen eines Speri— oder Trennventlls bzw. Sperrschiebers dargestellt, wobei die möglichen Ausführungsformen von Ventilen, Schiebern und Klappen Im folgenden ausschließlich noch als Sperrventil bezeichnet werden sollen. Die Darstellung der Flg. 1 Ist bevorzugt für Jalousieartige SperrventI1 systeme geeignet, die In neue oder In existierende Leistungen eingepaßt werden, die aufgeschnitten werden können.

Wie gezeigt Ist ein äußerer Rahmen 1 direkt in eine Leitung 2 eingesetzt und dort befestigt, beispielsweise verschraubt, verbolzt oder sonstwie gesichert, und weiterhin ist ein innerer Rahmen 3 vorgesehen, der aus einer vorgegebenen Anzahl von Teilen besteht (üblicherweise, aber nlcit notwendigerweise aus vier Teilen), wobei Maßnahmen getroffen sind, um diese Teile während der Montage und des Zusammensetzens miteinander zu verbinden, beispielsweise zu verschrauben oder zu verschweißen. Wie am besten den Figuren 2 und 3 entnommen werden kann, ist Im Mittelbereich Jeder Seite des Inneren Rahmens ein Zapfen oder Bolzen h an diesem so befestigt, etwa angeschweißt, daß der Zapfen axial in einer entsprechenden Öffnung oder Bohrung des äußeren Rahmens gleiten kann. Dies stellt sicher, daß bei einer Expansion des inneren Rahmens mit Bezug auf den äußeren Rahmen der Innere Rahmen zentral im äußeren Rahmen ver-

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bleibt und gehalten ist.

Ein Verschluß oder eine Abdichtung zwischen dem inneren Rahmen 3 und der Innenseite der Leitung wird dadurch erzielt, daß Verschlußplatten 5 an der Rückseite des äußeren kanalartigen Rahmens befestigt, etwa angeschweißt, und am Inneren Rahmen verschraubt werden. Dabei sind in den Verschlußplatten große über ein exzentrisches Spiel verfügende öffnungen vorgesehen, so daß es dem Inneren Rahmen möglich ist, sich In Richtung auf den äußeren Rahmen auszudehnen. Beim Verschrauben werden dann die Muttern 6 nach dem Anziehen wieder zurückgedreht (angenommenerweise um etwa 1/2 Umdrehung), woraufhin dann die Muttern mit dem Ende des Schraubbolzens 7 heft- oder stiftverschweißt oder sonstwie befestigt werden. Der Innere Rahmen kann so zwischen den Verschlußplatten gleiten. Dabei muß darauf geachtet werden, daß der auf die Verschraubung zurückzuführende Widerstand den inneren Rahmen nicht dazu bringt, sich mehr als von dem Dichtsystem aufzunehmen ist, nach innen zu wölben oder zu biegen. Ein solcher Aufbau hat den Vorteil, daß externe Wellen- oder Schaftdichtungen 8 außerhalb des äußeren Rahmens in röhrenförmige Verlängerungen oder Erstreckungen, die vom Inneren Rahmen ausgehen, eingepaßt werden können. Da sich die Rohi— Verlängerung 9 und ihr Flansch 10 mit dem Inneren Rahmen und den Jeweils für den Vent I1 bereich vorgesehenen Schiebern, Klappen, Schaufeln oder Blättern verschiebt und expandiert, wird unter allen Arbeitsbedingungen eine einwandfreie Positionsbeziehung zwischen der Schaftdichtung 11 und dem Dichtflansch aufrechterhalten.

Der Raum zwischen den Verschlußplatten und dem Inneren und dem äußeren Rahmen kann dann teilweise mit einem Isoliermaterial 12 gefüllt sein, welches eine Expansion möglich

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macht.

Ein solcher Aufbau kann auf Leitungen beliebiger Form und beliebigen Querschnitts angewendet werden. So können kreisförmige Leitungen dadurch einbezogen werden, daß man oktogonale oder runde Innere und äußere Rahmen vorsieht.

Bei einer solchen. Auslegung und einem solchen Aufbau des Rahmens Ist das am Schieber oder an der Klappe oder am Rahmen montierte Dichtsystem In der Lage, differenzielle, also unterschiedliche Expansionen zwischen dem Schieber und dem Rahmen aufzunehmen. Ein solches Dichtungssystem kann so ausgebildet sein, wie dies beispielsweise beschrieben ist In dem britischen Patent 1 308 801 In Form einer vorgespannten Federdichtung oder In Form der auf geringe Spannungen beanspruchten, vorgespannten Federdichtung entsprechend der britischen Patentanmeldung Nr. 7 935 *t97.

Dabei kann für Jalousieartige Trennsysteme oder Sperrventile, die in neue Leitungen einzupassen sind oder in schon vor— handene Leitungen, die auseinandergeschnitten werden könr n, und bei denen die Abmessungen der Einheit eine nicht akze. 11erbare Ausbiegung des inneren Rahmens bei Verwendung der mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Konstruktion bewirken würden oder bei denen die ausgewählten Materialien oder die sich ergebenden Temperaturunterschiede zu nicht akzeptierbaren unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten führen wurden, der folgende, In den Figuren k bis 7 gezeigte alternative Aufbau verwendet werden.

In diesem Fall wird der innere Rahmen 3 In einer Anzahl von EInzelabschnItten 13 aufgeteilt, wobei für eine rechteckförmlge oder viereckige Leitung beispielsweise acht Ab-

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schnitte 13 verwendet werden, etwa für Jeden Eckbereich und für Jede Seite ein Abschnitt. Die vier Eckstücke werden dann, wie In FIg. 5 gezeigt, mittels Pfeiler oder Säulen 14 mit dem äußeren Rahmen 1 verschraubt, oder In anderer Welse am äußeren Rahmen befestigt, beispielsweise durch Verschweißen der Säulen, so daß die von den Eckstücken eingenommenen örter oder Positionen stets mit Bezug auf den äußeren Rahmen fixiert sind. Die seitlichen Längsstücke des Inneren Rahmens sind an Verschlußplatten 5 befestigt, beispielsweise verschraubt, die ihrerseits, wie In Flg. 4 gezeigt, an den inneren Rahmen angeschweißt, Jedenfalls In geeigneter Welse befestigt sind. Die Verschraubung ist dabei so getroffen, daß die Längsstücke des Inneren Rahmens In Ihren Zentralberelchen flxtert sind, daß es ihnen aber möglich Ist, sich parallel zu den Leitungsplatten in Richtung auf die Eckstücke zu verschieben und zu expandieren. Die Möglichkeit für diese Expansion ergibt sich daraus, daß die Aufnahmebohrungen oder öffnungen für die Bolzen oder Schrauben der Verschlußplatten In der Richtung parallel zu den Leitungsplatten (s. Flg. ¹O geschlitzt sind. Die zentrale Bolzenöffnung ist Jedoch nicht geschlitzt, so daß ein Fixpunkt erzielt Ist. Zwischen den Eckstücken des inneren Rahmens und den Enden der Längsstücke sind Abstände 15 vorgesehen, die eine freie Expansion in dieser Richtung ermöglichen. Um die Abstände unter allen Temperaturbedingungen abzudichten, wird eine spezielle Innere Rahmendichtung 16 verwendet, wie sie In den Figuren 6 und 7 gezeigt Ist. Das Ende der Haltestange wird dabei vor dem Anschweißen an den Rahmen geringfügig entlastet oder freigestellt, so daß es der Inneren Rahmendichtung ermöglicht wird, zwischen dem Boden der Haltestange und der Oberfläche des Rahmens eine Gleitbewegung durchzuführen. Die innere Rahmendichtung wird dabei an einen Abschnitt des Inneren Rahmens angeschraubt oder sonstwie be-

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festigt und führt eine Gleitbewegung Jeweils über den angrenzenden Abschnitt aus, so daß die Dichtung an sämtlichen Stellen vervollständigt und sichergestellt Ist. Ein solcher Aufbau kann auf Leitungen beliebiger Form und Querschnitts angewendet werden.

Für Anwendungsbereiche, bei denen die Leitung nicht zer— schnitten werden kann, läßt sich die folgende Konstruktion verwenden. Der Innere Rahmen 3 Ist aufgebaut aus einer Anzahl von Tellen (üb!Icherweise, Jedoch nicht notwendigerweise vier Teilen), wobei Vorkehrungen getroffen sind, um bei der Montage oder dem Zusammenbau die Teile miteinander zu verschrauben oder zu verschweißen. Im Mittelpunkt Jeder Seite des Inneren Rahmens Ist ein Zapfen h so am Rahmen angeschweißt, daß er axial In einer entsprechenden Aufnahmeöffnung In der Leitungswand und Im äußeren Rahmen 1 gleiten kann. Dies stellt sicher, daß bei einer Expansion oder Ausdehnung des inneren Rahmens mit Bezug auf den äußeren Rahmen der erstere zentral zum äußeren Rahmen verbleibt. Darüber hinaus übertragen die Zapfen das Gewicht des gesamten Sperrventils auf die Leitung.

Ein η Verschluß zwischen dem Inneren Rahmen und der Innenseite der Leitung erreicht man durch Verschlußplatten 5, die an die Leitung angeschweißt und an den Inneren Rahmen angeschraubt sind (s. FIg. 8). In den Verschlußplatten sind Bohrungen oder öffnungen mit großem Spiel vorgesehen, um eine Ausdehnung des inneren Rahmens in Richtung auf die Leitung zu ermöglichen. Beim Verschrauben werden dann die Schrauben 6 rückgedreht (beispielsweise um 1/2 Umdrehung) und anschließend werden, wie schon erwähnt, die Muttern mit den Schraubbolzen 7 durch eine Heftverschwelßung oder sonstwie verbunden. So kann der Innere Rahmen zwischen den Ver-

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schlußplatten gleiten. Hierbei Ist sorgfältig darauf zu achten, daß der auf die Verschraubung zurückzuführende Widerstand keine Verbiegung des inneren Rahmens nach Innen über das Ausmaß hinaus veranlaßt, welches von dem Dichtsystem aufgenommen werden kann. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die äußere SchaftdJchtung 8 außerhalb des äußeren Rahmens an röhrenförmige Erstreckungen des inneren Rahmens angeordnet und in diese eingepaßt werden kann, Da die Rohrerstreckung 9 und Ihr Flansch 10 sich mit dem Inneren Rahmen und den Schiebern oder Klappen verschieben, wird die einwandfreie Beziehung zwischen der Inneren Schaftdichtung 11 und dem Dichtflansch unter allen Umständen aufrechterhalten.

Der Raum zwischen den Verschlußplatten und dem inneren und dem äußeren Rahmen kann teilweise mit einem Isoliermaterial gefüllt werden, welches einer Expansion zugänglich Ist.

Ein solcher Aufbau kann bei Leitungen beliebiger Form angewendet werden, wobei kreisförmige Leitungen In der Weise verarbeitet werden, daß man oktogonale oder runde Innere Rahmen vorsieht. In diesem Fall kann aus Gründen der Einfachheit der äußere Rahmen rechteckförmlg gehalten sein.

überall dort, wo in den Leitungen zur Aufnahme von Säulen, Wellen, Zapfen oder aus sonstigen anderen Gründen öffnungen oder Bohrungen erforderlich sind, werden an die Leitung vor dem Einbringen oder Anbringen der öffnungen Verstärkungsplatten angeschweißt, um eine Kompensation gegenüber Spannungsspitzen bei diesen öffnungen zu erzielen.

Ein solcher Aufbau des Rahmens ermöglicht es dem am Rahmen

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oder an den Klappen oder Schiebern montierten Dichtsystem, differenzielle Ausdehnungsunterschiede zwischen dem Rahmen und den Schiebern oder Klappen aufzunehmen.

Ein solches Dichtungssystem kann so ausgebildet sein, wie dies beispielsweise beschrieben Ist In dem britischen Patent 1 308 801 in Form einer vorgespannten Federdichtung oder In Form der auf geringe Spannungen beanspruchten, vorgespannten Federdichtung entsprechend der britischen Patentanmeldung Nr. 7 935 497.

Dabei kann für Jalousieartige Trennsysteme oder Sperrventile, die In neue Leitungen oder Schächte einzupassen sind, die nicht zerschnitten werden können und wobei die Abmessungen der Einheit eine nicht akzeptierbare Ausbiegung des Inneren Rahmens bei Verwendung der beschriebenen Konstruktion bewirken würden oder bei denen die ausgewählten Materialien oder die sich ergebenden Temperaturunterschiede zu nicht akzeptierbaren unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten führen wurden, der folgende alternative Aufbau verwendet werden.

In e'esem Fall wird der Innere Rahmen in eine Anzahl von EInzelabschnItten aufgeteilt, wobei für eine rechteckförmige oder viereckige Leitung beispielsweise acht Abschnitte verwendet werden, etwa für jeden Eckbereich und für jede Seite ein Abschnitt. Die vier Eckstücke werden dann, wie In FIg. 5 gezeigt, mittels Pfeiler oder Säulen mit dem äußeren Rahmen verschraubt, oder in anderer Weise am äußeren Rahmen befestigt, beispielsweise durch Verschweißen der Säulen, so daß die von den Eckstücken eingenommenen örter oder Positionen stets mit Bezug auf den äußeren Rahmen fixiert sind. Die seitlichen Längsstücke

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des inneren Rahmens sind an den Verschlußplatten angeschraubt und an der Leitung angeschweißt (s. Fig. 9).

Die Anordnung oder Verschraubung Ist so getroffen, daß die Inneren Rahmenstücke an Ihren Zentren fixiert sind, daß es Ihnen aber möglich Ist, sich In Richtung auf die Eckstücke, parallel zu den Leitungsplatten, zu verschieben, also eine Expansionsbewegung durchzuführen. Dies wird ermöglicht durch die schlitzförmige Ausbildung der Öffnungen für die Verschlußplattenschrauben in einer Richtung parallel zu den Leitungsplatten. Dabei Ist die zentrale Schraubbohrung nicht geschlitzt, so daß hier ein Fixpunkt geschaffen ist. Zwischen den Eckstücken des Inneren Rahmens und den Enden der Längsstücke sind Abstände, die eine Expansion ermöglichen. Um diese Abstände unter allen Temperaturbedingungen abzudichten, Ist eine spezielle innere Rahmendichtung vorgesehen, wie sie in den Figuren 6 und 7 dargestellt Ist. Das Ende der Haltestange Ist dabei vor dem Anschweißen an den Rahmen geringfügig entspannt und angehoben, so daß es der Inneren Rahmendichtung ermöglicht ist, zwischen dem Boden der Haltestange und der Oberfläche des Rahmens zu gleiten. Die Dichtung ist dabei an einen Abschnitt des inneren Rahmens angeschraubt und kann jeweils über den angrenzenden Abschnitt gleiten, so daß In allen Positionen eine vollständige Abdichtung erreicht 1st. Überall dort, wo in den Leitungen für Aufnahmesäulen, Zapfen, Wellen u. dgl. Öffnungen erforderlich sind, werden an die LeltungswSnde Verstärkungsplatten angeschweißt, bevor die Öffnungen eingebrannt werden, um Spannungskonzentrationen an diesen Öffnungen auszugleichen.

Ein solcher Aufbau kann, wie welter vorn für Leitungen beliebiger Form verwendet werden.

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Es Ist oft erforderlich, sogenannte gull lot IneartIge SperrventI Ie bei Leitungen anzuwenden, die über eine Innere Ausfütterung verfügen. Es versteht sich daher, daß die oben erwähnten und genau erläuterten Konstruktionen In Ihrer Anwendung auf Jalousieartige und klappenartige Sperrventile In ähnlicher Form und Ausgestaltung auch für guillotineartige Sperrventile verwendet werden können. Die Darstellung der Figuren 10 und 11 zeigen entsprechende Tel!schnitte von Ausführungsformen.

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Claims (1)

1. Dipl.-lng. Peter Ott· 7033 Herrenberg (Kuppingen)

   Patentanwalt Elfelstraße 7

   Telefon (O 70 32) 31999

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   Patentansprüche

   Halterahmen für Sperr- und Trennventile/ Dichtungsklappen, Sperrschieber u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus einem inneren, den Flammen-, Rauch- und Abgasen ausgesetzten ersten Rahmenteil (3) und aus einem äußeren, der Atmosphäre ausgesetzten zweiten Rahmenteil (1) besteht.

   2. Halterahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innere Rahmenteil (3) aus einer Vielzahl von Abschnitten (13) besteht, die Eckteile bilden, die am äußeren Rahmenteil (1) festgemacht sind, sowie seitliche Längsstücke, die Im Abstand zu den Eckteilen in der Ebene d.>s inneren Rahmenteils C3) so angeordnet sind, daß sie r>lch In Richtung auf die Eckstücke ausdehnen können.

   3. Halterahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rahmenteil (3) aus einem einheitlichen Abschnitt besteht, der an den Mittelpunkten seiner Seiten von Zapfen (¹O getragen ist, die In entsprechenden Aufnahmeöffnungen des äußeren Rahmenteils (1) axial beweglich sind derart, daß eine unterschiedliche Ausdehnung zwischen dem Inneren und dem äußeren Rahmenteil Jeweils axial In Zapfenrichtung auftreten kann, während

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   die Achsen des Inneren und äußeren Rahmenteils gleichgerichtet bleiben.

   Halterahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und der äußere Rahmenteil jeweils Im Querschnitt kanalförmlg ausgebildet sind,

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