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Aufhängevorrichtung für eine Rohrleitung
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Die Erfindung betrifft eine Aufhängevorrichtung für eine Rohrleitung,
mit einem die Rohrleitung haltenden Seil, Band oder Kette, das bzw. die von einem
um seine Achse drehbar gelagerten Teil aufwickelbar ist, das von einer Spiralfeder
in einer Drehrichtung beaufschlagt ist, die entgegengesetzt der durch die Rohrlast
erzeugten Drehrichtung wirkt.
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Rohrleitungen im Anlagenbau, z.B. bei Kraftwerken und in der chemischen
Industrie, erfordern Trag- und Stützkonstruktionen. Diese müssen in der Lage sein,
die wechselnden Belastungen aus den verschiedenen Lastfällen sicher und zerstörungsfrei
aufzunehmen. Neben dem stets vorhandenen Eigengewicht sind schwankende Belastungen
zu berücksichtigen, wie sie sich durch Änderung von
Betriebsparametern,
z.B. Druck, Temperatur, Massenstrom, aber auch unter äußeren Einflüssen durch Winddruck,
Sonneneinstrahlung, Erdbeben ergeben können.
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Anderungen in der Belastung führen zu unterschiedlichen Beanspruchungen
der Bauteile und/oder bewirken Verschiebungen.
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Für eine ungehinderte Vertikalverschiebung bei gleichzeitiger Aufnahme
des Rohrleitungsgewichts wurden Konstant-Gewichtskonstruktionen entwickelt, bei
denen an einem Waagebalken ein dem Hebelübersetzungsverhältnis entsprechendes Gegengewicht
dem Rohrleitungsgewicht über den gesamten Vertikalweg annähernd das Gleichgewicht
hält. Derartige Vorrichtungen sind aufwendig und platzraubend. Die Umlenkelemente
werden mit der doppelten Größe der Stützkraft belastet, so daß die Anschlußkonstruktion
erheblich beansprucht wird.
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Ferner sind Konstruktionen mit Schraubenfedern entstanden, bei denen
versucht wurde, die Federrcaktionskräfte durch ein Hebelsystem auszugleichen, um
damit eine konstante Federkraft über den vertikalen Bewegungsweg der Rohrleitung
zu erhalten. Derartige Konstruktionen erfordern komplizierte geometrische Formen
und begrenzen die Ausgleichswege durch ihre maximal zulässigen Winkeländerungen.
Auch bauen derartige Konstruktionen groß. Literatur: Oude-Hengel, H.H.
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"Rohrleitungen und Kraftwerke", TÜV-Handbücher, Band 1, Seite 302
ff.; VGB Kraftwerkstechnik 58, Heft 10, Oktober 1978, Seite 743 ff.
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Aus den deutschen Auslegeschriften 12 81 756 und
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75 584 ist es bekannt, eine Spiralfeder zur Erzeugung der Stützkraft zu verwenden,
die über ein Kurbelgetriebe die erforderliche Stützkraft erzeugt. Bei diesen Vorrichtungen
treten die oben zu Hebelsystemen genannten Nachteile auf. Auch ist die Vertikalverschiebung
nicht ausreichend groß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen spiralgefederten Federhänger einfacher
Konstruktion zu schaffen, der eine kompakte Bauweise, einen großen Verstellweg und.
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eine ausreichend gleich bleibende Stützkraft aufweist Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das drehbar gelagerte Teil eine Kreisscheibe
ist, die koaxial zur Spiralfeder gelagert ist, und daß eines der beiden Spiralfederenden
unmittelbar über ein übertragungsteil oder über die koaxiale Achse mit der.Kreisscheibe
zur Übertragung des Drehmomentes verbunden ist.
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Durch diese Vorrichtung wird eine wesentlich größere Vertikalverschiebung
bei geringen äußeren Abmessungen erreicht. Die Vorrichtung ist einfach im Aufbau
und erzeugt über den gesamten vertikalen Verstellweg eine ausreichend gleich bleibende
Stützkraft.
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Eine konstruktiv einfache, leicht zu montierende und eine einfache
Verstellung der Feder zulassende Vorrichtung wird dadurch geschaffen, daß das innere
Federende an einem am Vorrichtungsgehäuse oder -gestell drehfest gelagerten Bolzen
befestigt ist, auf dem die Kreisscheibe drehbar gelagert ist, und daß das äußere
Federende der Spiralfeder an der Kreisscheibe befestigt ist.
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Dabei kann das äußere Federende mit der Kreisscheibe über einen Stift
oder eine Platte befestigt sein, der bzw. die parallel zum Bolzen angeordnet ist.
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Die Federkraft kann insbesondere dadurch verändert werden, daß der
Bolzen im Gehäuse oder Gestell drehverstellbar ist. Dabei wird vorgeschlagen, daß
zur Drehverstellung des Bolzens dieser an einer Stirnseite eine nicht runde Ausnehmung
oder Außenseite aufweist, in die oder auf die zu einer formschlüssigen Verbindung
ein entsprechend geformter Teil einer Spannplatte oder Kurbel lösbar greift, die
am Gehäuse oder Gestell arretierbar ist. Hierdurch wird eine konstruktiv einfache
formschlüssige Kupplung zwischen dem Verstellteil und dem Bolzen erreicht. Eine
sehr präzise Lastverstellung insbesondere bei großen Lasten wird dadurch erreicht,
daß auf dem Bolzen drehfest ein Zahnrad koaxial befestigt ist, in dessen Verzahnung
ein Stellzahnrad oder eine Schnecke zur Drehverstellung eingreift.
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Zur alternativen Übertragung der Federdrehkraft auf die Kreisscheibe
wird vorgeschlagen, daß die Achse von einem drehbar gelagerten Bolzen gebildet wird,
an dem das innere Federende und die Kreisscheibe gegenüber dem Bolzen drehfest befestigt
sind. Diese Konstruktion ist besonders einfach und wenig störanfällig.
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Eine seitliche Auslenkung der Last aufgrund der Kreisscheibe wird
dadurch verhindert, daß unterhalb der Kreisscheibe eine Rolle drehbar gelagert ist,
um die das Seil, Band oder Kette umgelenkt ist. Hierdurch kann auch die Vorrichtung
symmetrisch aufgehängt werden.
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Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß zur Drehbegrenzung
der
Kreisscheibe diese auf ihrem äußeren Rand neben dem Seil, Band oder Kette mindestens
einen Anschlag aufweist, der an einem Gegenanschlag am Gestell oder Gehäuse zur
Anlage gelangt. AJ.ternativ wird vorgeschlagen, daß zur Drehbegrenzung der Kreisscheibe
diese in einer Seitenfläche eine koaxiale Ringnut aufweist, die durch mindestens
einen Anschlag unterbrochen ist, der an einem Gegenanschlag am Gestell oder Gehäuse
zur Anlage lngt. Ferner kann die Kreisscheibe zur Arretierung (LL#s #blockierung)
Ausnehmungen, insbesondere achsparallele Bohrungen, aufweisen, in die ein Stift
oder eine Schraube des Gestells oder Gehäuses einschiebbar ist.
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Dabei können die Ausnehmungen oder Bohrungen in der Ringnut angeordnet
sein.
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Um in jeder beliebigen Lastposition eine Arretierung der Kreisscheibe
vornehmen zu können, wird vorgeschlagen, daß der Stift oder die Schraube über einen
kreisbogenförmigen Bereich parallel zu sich selbst verstellbar ist. Dabei sollte
der kreisbogenförmige Bereich etwa mindestens so groß sein wie der Abstand der achsparal-3uLon
Bohrungen voneinander.
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Zur exakten Anzeige der vertikalen Lastverschiebung wird vorgeschlagen,
daß an der Kreisscheibe eine Skala anaeordnet ist, die gegenüber dem Gestell oder
Gehäuse die vertikale Stellung der Last angibt.
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Als technisch mögliche Ausführungsformen des flexiblen Elementes können
Seile, Ketten oder Bänder verwendet werden. Durch entsprechende Führungen auf der
Mantelfläche der Kreisscheibe bzw. der Umlenkrolle ist das
flexible
Element gegen Auslenkungen zu sichern. Hierzu wird vorgeschlagen, daß Seile in Nuten,
Ketten auf Verzahnungen und Bänder in Spurkränzen geführt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine isometrische
Ansicht der Vorrichtung in übertrieben auseinandergezogenem Zustand zur Verdeutlichung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Kreisscheibe; Fig. 2a eine Ansicht der Schmalseite
des Kreisschäibensektors; Fig. 3 eine Seitenansicht eines Kreisscheibensektors;
Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung ohne Gehäuse; Fig. 5 eine Ansicht der
Schmalseite; Fig. 6 eine Ansicht der gegenüberliegenden Seite zu Fig. 4; Fig. 7
eine Seitenansicht der Vorrichtung mit umgebendem Gehäuse; Fig. 8 eine Ansicht der
Schmalseite nach Fig. 7;
Fig. 9 bis 13 verschiedene Ausführungenvon
Spannvorrichtungen für die Spiralfeder; Fig. 14 eine Seitenansicht einer sektorförmigen
Kreisscheibe mit Anschlägen und Bohrungen einer Arretiervorrichtung; Fig. 15 eine
Seitenansicht einer verstellbaren Arretiervorrichtung; Fig. 16 eine Seitenansicht
einer Vorrichtung ohne Umlenkrolle und ohne Gehäuse; Fig. 17 eine Seitenansicht
entsprechend Fig. 16 mit Gehäuse; Fig. 18. eine Seitenansicht zweier achsparallel
aneinander befestigter Vorrichtungen; Fig. 19 eine Seitenansicht zweier koaxial
aneinander befestigter Vorrichtungen; Fig. 20 eine Ansicht der Schmalseiten der
Vorrichtungen entsprechend Fig. 19; Fig. 21 eine Seitenansicht einer in der Höhe
verstellbaren Stütze durch die erfindungsgemäße Vorrichtung; Fig. 22 einen waagerechten
Schnitt durch die Stütze nach Fig. 21 längs. der Linie X-X.
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Zwei knieförmig um ca. 10 Grad abgewinkelte Lagerpla 1 sind miteinander
durch drei waagere#chte Bolzen 2, ~3, 4 verbunden, von denen der obere Bolzen 2
(Aufhüngebolzen) zur Befestigung an einem Bauwerksteil dient, der in den Lagerplatten
drehfest, aber drehverstellbare Bolzen 3 (Spannbolzen), eine Spiralfeder 5 und eine
Kreisscheibe 6 trägt und der untere Bolzen 4 (Umlenkbolzen) zur drehbaren Lagerung
einer Umlenkrolle 7 dient. Spiralfeder 5 und Kreisscheibe 6 sind koaxial auf dem
Bolzen 3 angeordnet, wobei das innere Ende der Spiralfeder am Bolzen unbeweglich
befestigt ist, während die Kreisscheibe 6 auf dem Bolzen 3 drehbeweglich gelagert
ist. Das äußere Ende der Spiralfeder 5 ist über einen.
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waagerechten Stift 8, einen Bolzen oder eine Ankerplatte mit dem Rand
der Kreisscheibe 6 verbunden, so daß die Kreisscheibe 6 durch die Spiralfeder 5
in Drehrichtung federbeaufschlagt ist.
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Alternativ kann aber auch die Kreisscheibe das Lastseil 10 schraubenförmig
aufwickeln, wobei der Durchmesser der Schraube wie schon bei der Kreisscheibe gleich
bleibt und die Schraubenwindungen nebeneinander koaxial liegen. Man kann hier von
einer schraubenförmigen Kreisscheibe mit gleichbleibendem Radius sprechen.
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Di Umlenkrolle 7 verhindert, daß entsprechend dem sich ändernden Radius
der Kreisscheibe 6 das Lastseil 10 sich seitlich bewegt. Hierzu liegt die Umlenkrolle
7 mit ihrem Umfang tangential an einer Ebene an, die durch die Achse der Spiralfeder
und der Kreisscheibe und damit des Spannbolzens 3 und durch den oberen Aufhängepunkt
11 der Vorrichtung verläuft. Damit verläuft diese Ebene auch durch die Achse des
Aufhängebolzens 2. Die Achse der Umlenkrolle 7 befindet sich damit außerhalb dieser
Ebene, in der sich auch das Lastseil 10 befindet und die üblicherweise senkrecht
verläuft.
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Als flexible Elemente können Seile, Ketten oder Bänder verwendet werden.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, kann auf der seitlichen Stirnseite der Kreisscheibe
eine Skala angebracht sein, die gegenüber dem von den Lagerplatten 1 und den Bolzen
gebildeten Gestell die Drehstellung der Kreisscheibe anzeigt. Damit sind auch auf
dieser Skala die Stellungen der Rohrleitung und deren Wegstrecken ablesbar. Die
Kreisscheibe kann auch von einem Kreisscheibensektor (Fig. 2a und Fig. 3) gebildet
sein, wobei in diesem Ausführungsbeisr#I<?l c31e Skala auf dr Mantclfläche des
Sektors angebracht ist.
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In der seitlichen Stirnfläche der Kreisscheibe 6 ist über einen größeren
Drehbereich eine koaxiale Ringnut 12 eingefräst,
in der eine an
der Lagerplatte 1 befestigte Schraube 13 hineinreicht, wobei die Enden der Nut 12
AnDageflächen für die Schraube 13 bilden und damit den Drehweg der Kreisscheibe
begrenzen. In der Ringnut 12 sind zur Kreisscheibenachse parallele Bohrungen in
gleichmäßigen Abständen eingebracht, in die ein an der Lagerplatte 1 befestigter
längsbeweglicher Stift, insbesondere auch die Schraube 13, einführbar ist, wodurch
die Drehbewegung der Kreisscheibe 6 arretierbar ist.
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Statt des insbesondere von den Lagerplatten 1 gebildeten Gestells
oder zusätzlich zu diesem kann die Vorrichtunq von einem Gehäuse 14 umgeben sein,
das bei fehlenden Lagerplatten 1 die Bolzen 2, 3 und 4 trägt und das Innere gegen
Verschmutzen und grobe Einwirkungen schützt (Fig. 7 und 8). In dem Gehäuse ist ein
Sichtfenster.15 für die auf der Kreisscheibe 6 angebrachte Skala eingebracht.
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Die Stirnseite des Spannbolzens 3 bildet einen Teil einer Kupplung,
in die außen an der Lagerplatte oder außen am Gehäuse 14 ein von einer Kurbel oder
einer Spannplatte gebildetes Kupplungsteil eingreift (Fig. 9 bis 11). Hierzu kann
die Stirnseite des Spannbolzens 3 Schlitze, einen Innensechskant oder eine innere
HI RT#l-Ver zahnung aufweilien, in die ein entsprechend geformter Vorsprung an der
Kurbel 16 eingreift. Die Spannplatte bzw. die Kurbel 16 sind an der Lagerplatte
1 oder dem Gehäuse 14 arretierbar.
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Hierzu kann die Kurbel 16 einen Zapfen aufweisen. Alternativ kann
auch auf dem Spannbolzen ein Zahnrad 18 drehfest angeordnet sein, in das ein verstellbares
Zahnrad 19 oder #ine verstellbare Schnecke 20 eingreift (Fig. 12 und 13).
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Entsprechend Fig. 14 kann auch die sektorförmige Kreisscheibe
6a
an der seitlichen Stirnseite Bohrungen 21 zur Arretierung#bzw. Blockierung aufweisen.
Hierzu ist ein koaxial beweglicher, am Gestell oder Gehäuse befestigter Blockierbolzen
22 in eine der Bohrungen 21 einschiebbar.
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Entsprechend Fig. 15 ist dieser Blockierbolzen 22 am Gehäuse, Gestell
oder einer der Lagerplatten auf einem Kreisbogen achsparallel verstellbar, wobei
diese Verstellung durch zwei zum Kreisbogen tangential angeordnete St;oAlscl1rauben
durchführbar ist. Hierdurch sind auch Zwischenstellungen der sektorförmigen Kreisscheibe
zwischen den Bohrungen 21 erreichbar. An der Kreisscheibe 6a radial angeordnete
Bolzen 24 sorgen für#eine begrenzte Drehbewegung des Kreissektors.
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Die Vorrichtung kann auch ohne Umlenkrolle angeordnet sein. Entsprechende
Ausführungen mit und ohne Gehäuse sind in den Figuren 16 und 17 dargestellt.
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Ist eine besonders große Rohrleitungslast abzufangen, so können statt
einer entsprechend groß dimensionierten Vorrichtung auch mehrere Vorrichtungen aneinander
b festigt werden. Dabei können entsprechend Fig. 18 die Kreisscheiben und Spiralfedern
zueinander parallel angeordnet sein oder aber, wie in Fig. 19 und 20 gezeigt,.zueinander
koaxial. In der letzteren Ausführung ist die Anordnung besonders klein bauend.
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Die Vorrichtung kann auch dazu verwendet werden, eine zwei tei.lige
teleskopartige Stütze in Ausfahrrichtung zu belasten. Dabei kann ein unteres senkrechtes
Aufnahmerohr 25 das Gehäuse oder das Gestell der dazu seitlich befestigten Vorrichtung
tragen, wobei das obere in das Rohr 25
eingesteckte Rohr 26 mit
dem Lastseil verbunden ist. Elicrzu befindet sich im Rohr 26 eine diametral angcordnete
Traverse 27. Das obere Rohr 26 ist zu einer Länge (aus dem unteren Rohr herausschiebbar,
die dem sechsfachen mittleren Radius R der Kreisscllcibe entspricht. Das untere
Rohr 25 besit#zt eine Länge von 8 R.