DE3203604A1

DE3203604A1 - Isolierung fuer ein rohrfoermiges bauelement

Info

Publication number: DE3203604A1
Application number: DE19823203604
Authority: DE
Inventors: Thomas James Perivale Greenford Middlesex Twort
Original assignee: Urquhart Engineering Co Ltd; Bloom Engineering Co Inc
Current assignee: Urquhart Engineering Co Ltd; Bloom Engineering Co Inc
Priority date: 1981-02-04
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1982-11-04
Also published as: BR8200612A; DE8202759U1; IT1200572B; CA1168566A; BE892007A; US4402345A; IT8219443A0; FR2499206A1

Description

A 889

Anmelder: Urquhart Engineering Company Ltd., Perivale / Großbritannien

Bloom Engineering Go.Inc., Pittsburgh /USA

Isolierung für ein rohrförmiges Bauelement

Die Erfindung betrifft eine Isolierung für ein rohrförmiges Bauelement und ein Verfahren ?,u dessen Anbringung, vorzugsweise für Isolierungen, welche innerhalb von Ofenkammern unter hoher Temepratur angeordnet sind, und zwar insbesondere für wassergekühlte Rohrteile an Tragegerüsten, welche Werkstücke zur Behandlung in Wärmebehandlungsöfen aufnehmen.

Ein solches Tragegerüst innerhalb einer Ofenkammer, in der Temperaturen in der Größenordnung von 1100° C

herrschen, muß kompakt sein, um einen hinreichenden Brennraum in der Kammer freizulassen, und außerdem eine solche Standfestigkeit aufweisen, daß schwere Metallstücke während der Behandlung im Wärmeofen getragen werden können. Das Tragegerüst muß ferner gegen den Angriff der hohen Temperaturen im Ofen geschützt werden, ohne daß es gleichzeitig den Wirkungsgrad und die Maximaltemperatur des Ofens wesentlich beeinflußt. Es muß ferner fest genug sein, um den Belastungen und den heftigen Vibrationsbewegungen zu widerstehen, welche durch die Bewegung der schweren Werkstücke innerhalb der Heizkammer auftreten.

Die Kombination von geringen Abmessungen und die Aufnahme hoher Kräfte verlangt die Verwendung von Metallen für derartige Tragegerüste, und die Notwendigkeit, das Metall zu kühlen, fordert die Anwendung von hohlen Metallrohrteilen, durch die das Kühlwasser zirkuliert.

Wenn wassergekühlte Rohrteile mit freiliegenden Außenflächen benutzt werden, ist die Wärmeabsorption durch das Metall der Rohrteile und die Wärmeableitung im · Kühlwasser so groß, daß ein größerer Anteil des Brennstoffs zum Aufheizen des Kühlwassers verschwendet wird, als zum Aufheizen der zu behandelnden Werkstücke. Wird beispielsweise ein von unten beheizter Ofen mit nicht isolierten freien Metalltragegerüsten in seiner unte-

ren Zone betrieben, so ist etwa dreimal soviel Brennstoff zur Beheizung der unteren Zone des Ofens gegenüber der oberen Zone erforderlich, und unabhängig wieviel Brennstoff verfeuert wird, bleibt die untere Zone trotzdem noch deutlich kälter als die obere Zone.

In dem Bestreben, diese Bedingungen zu korrigieren, ist die Anwendung von hitzebeständigem Isoliermaterial direkt an den wassergekühlten Rohrteilen des Tragegerüstes vorgeschlagen worden. Diese nützliche Maßnahme hat sich jedoch als nicht sehr zufriedenstellend erwiesen, weil das hitzebeständige Material nach längerem Gebrauch zum Zerbrechen neigt, und zwar grundsätzlich wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der inneren und äußeren Lagen des hitzebeständigen Materials und wegen der Unterschiede in den thermischen Ausdehnungscharakteristika des hitzebeständigen Materials und des Metallrohrteils, welches es umschließt. Außerdem trägt die Bewegung, die auf das Tragegerüst durch die Bewegung der schweren Werkstücke innerhalb der Heizkammer übertragen wird, wesentlich zum Zerbrechen und Abfallen des hitzebeständigen Materials bei, und zwar besonders dann, wenn bereits Risse aufgetreten sind.

Es erscheint daher vorteilhaft, die Isolierung so auszubilden, daß, wenn ein Zerbrechen des hitzebeständigen Materials auftritt, die weitere Bewegung der Rohrteile

nicht zum vollständigen Zusammenbrechen und Abfallen des hitzebeständigen Materials führt. Hierzu ist vorgeschlagen worden, in das hitzebeständige Material eine netzartige Metallstruktur in Form einer Drahtstruktur einzubetten, welche ineinandergreifende Windungen von Draht aufweist, die zueinander parallel und parallel zur Achse der Rohrleitung liegen und die als Verstärkung und Träger für das hitzebeständige Material dienen. Dadurch wird das hitzebeständige Material, wenn eine Beschädigung auftritt, zusammen und an seiner Stelle am Umfang des Rohrteiles gehalten und so die Wärmeisolierung geschützt.

Um die Installierung dieser Isolierung auf einem Rohrteil zu erleichtern, ist diese in bekannter Weise aus zwei oder mehreren vorgeformten Teilstücken hergestellt, welche im Umfangsbereich des Rohrteils miteinander verbunden sind. So enthält beispielsweise eine aus zwei Teilstücken bestehende Isolierung ein vorgeformtes, halbzylinderförmiges, hitzebeständiges EIement mit einer darin eingebetteten Drahtstruktur, von der Teile des Drahtes aus dem hitzebeständigen Material hervorstehen, so daß, nachdem das Teilstück an den Rohrteil angelegt ist, diese hervorstehenden Drahtabschnitte an benachbarten gegenüberliegenden Seiten des Rohrteils liegen. Die vorstehenden Teilstücke des Drahtes werden dann mit dem Rohrteil verschweißt.

Obwohl mit dieser Form der Isolierung grundsätzlich sehr zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden können, ist die Notwendigkeit zur Schweißverbindung der vorstehenden Teilstücke des Drahtes mit dem Rohrteil zeitaufwendig und kostspielig.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine verbesserte Isolierung für ein rohrartiges Bauelement zu schaffen, die ohne Schweißverbindung an dem Rohrteil befestigt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt mit den Mitteln des Patentanspruchs 1. Demzufolge wird eine Isolierung zur Anbringung im Umfangsbereich eines Rohrteils, welche die Oberfläche dieses Rohrteils wenigstens teilweise umschließt und die zwei längliche vorgeformte Teilstücke aus hitzebeständigem bzw. feuerfestem Isoliermaterial enthält so ausgebildet, daß Mittel zur Bildung einer Scharnierverbindung zwischen den Teilstücken angeordnet sind und außerdem Mittel zum Aufkeilen dieser einzelnen Teilstücke in der Umgebung der Scharnierverbindung, wodurch die Teilstücke so bewegt werden, daß sie den Rohrteil satt umfassen.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind die vorgeformten hitzebeständigen Teilstücke jeweils mit einer sich in Radialrichtung und in Längsrichtung erstreckenden Fläche versehen, die benachbart

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zu einer sich gleichfalls in Radialrichtung und Längsrichtung erstreckenden Fläche des anderen Teilstücks liegt, und die Scharnierverbindung wird durch eine Verbindungsstange gebildet, welche die Teilstücke an ihren benachbarten Längsflächen scharnierartig zusammenschließt. Es kann ferner zweckmäßig sein, eine Ausnehmung in dieser Fläche an jedem Teilstück vorzusehen, die im wesentlichen parallel und benachbart zur Verbindungsstange liegt, und diese Ausnehmungen wirken dann derart zusammen, daß eine Keilnut gebildet wird. Hierbei ist ein Keilstück in die Keilnut einsetzbar, welches die einzelnen Teilstücke um die Verbindungsstange als Drehpunkt spannt, und dies bewirkt, daß die gegenüberliegenden äußeren Längskanten der Teilstücke näher zusammengeführt werden, wodurch die Teilstücke den Rohrteil· fest zwischen sich einschließen.

Die Ausnehmungen sind vorzugsweise so bemessen, daß eine Keilnut von hinreichender Weite entsteht, durch die bei nicht eingesetztem Keilstück die Teilstücke derart um die Verbindungsstange geschwenkt werden können, daß sie sich weit genug öffnen, um den Rohrteil radial zwischen ihren gegenüberliegenden Längskanten hindurchtreten zu lassen. Zur Anbringung der Isolierung am Rohrteil ist dann nur erforderlich, die Isolierung zu öffnen und in Radialrichtung auf den Rohrteil aufzuschieben. Die Isolierung»kann nach dem Aufschieben in Axialrichtung frei verschoben werden. Nach-

dem die gewünschte Lage erreicht ist, wird das Keilstück in die Keilnut eingetrieben. Dadurch werden die Teilstücke gegen die Oberfläche des Rohrteils gepreßt, und diese umfassen den Rohrteil so fest, daß zusätzliehe Mittel zu ihrer Fixierung und insbesondere die Anwendung von Schweißverbindungen überflüssig werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Keilnut in Längsrichtung der Isolierung konisch gestaltet. Das Keilstück besteht dabei zweckmäßig aus einem entsprechenäder konischen Wutausführung angepaßten gegossenen Stück aus hitzebeständigem oder feuerfestem Isoliermaterial. Da die Keilnut zweckmäßig einen schlüssellochartigen Querschnitt aufweist, wird das Keilstück ebenfalls, und zwar in umgekehrter Schlüssellochform, angepaßt.

Die vorgeformten Teilstücke enthalten zweckmäßig eine Drahtverstärkung, welche in das gegossene hitzebeständige bzw. feuerfeste Isoliermaterial eingebettet ist. Wenn aus dieser Drahtstruktur von den benachbart liegenden und sich in Radialrichtung und Längsrichtung erstreckenden Flächen der Teilstücke Drahtschlaufen hervortreten, können diese Schlaufen ineinandergreifend ausgerichtet werden, so daß die Scharnierverbindung durch Einsetzen einer als Drahtstück ausgebildeten V.erbindungsstange gebildet werden kann, welches in Längsrichtung durch die Schlaufen hindurchtritt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt; es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Rohrisolierung, gemäß der Erfindung, und zwar vor der Anbringung an einem Rohr

teil, wobei das Keilstück herausgezogen ist,

Figur 2 einen Längsschnitt längs der Linie 2-2 in Figur 1 und

Figur 3 eine Stirnansicht einer Rohrisolierung,

wie sie an einem wassergekühlten Rohrteil in einem Ofen angebracht ist.

Unter Bezug auf die Zeichnung enthält die Rohrisolierung 10 zwei sich in Axialrichtung erstreckende vorgeformte wärmeisolierende Teilstücke 11, welche jeweils Kreisbogenform aufweisen und im Bodenbereich scharnierartig zusammengeschlossen sind, sowie ein Keilstück Jedes der Teilstücke 11 besteht aus gegossenem, hitzebeständigem Isoliermaterial mit eingebetteter netzartiger Drahtverstärkung. Die Verstärkung enthält, wie in Figur 2 und 3 erkennbar, Drahtschlaufen 12, welche aus den benachbart liegenden, sich in Radialrichtung und Längsrichtung erstreckenden Flächen 13 der Teilstücke 11 herausragen.

Die von jedem Teilstück vorstehenden Drahtschlaufen greifen ineinander, und die "beiden Teilstücke 11 sind durch eine Verbindungsstange in der Form einer Drahtstange 14, welche in Längsrichtung die Schlaufen 12 durchgreift, scharnierartig verbunden. In den sich in Längsrichtung erstreckenden Flächen 13 jedes gegossenen Teilstücks 11 ist unterhalb der Stange 14 eine Ausnehmung 15 angebracht, und diese beiden Ausnehmungen 15 wirken derart zusammen, daß sie eine Keilnut 16 bilden, welche sich, in Längsrichtung der Isolierung 10 erstreckt und vom einen zum anderen F,nde hin konisch verläuft. Das Keilstück 17, das ebenfalls aus gegossenem hitzebeständigem Isoliermaterial besteht, ist in Längsrichtung angepaßt konisch gestaltet und wirkt mit der Keilnut 16 wie nachfolgend beschrieben zusammen.

In Figur 3 ist ein wassergekühlter Rohrteil 20 eines Ofens angegeben, welcher eine Gleitstange 21 aufweist, die sich in Längsrichtung des Rohrteils erstreckt. Um die Isolierung auf den Rohrteil aufzubringen, werden die Teilstücke 11 durch Verschwenken um die Stange 14 geöffnet und die Isolierung wird auf den Rohrteil aufgeschoben. Die Ausnehmungen 15 sind so bemessen, daß die Keilnut 16 eine hinreichende Weite aufweist, so daß die Teilstücke 11 weit genug an ihren gegenüberliegenden äußeren Längskanten 18 geöffnet werden kön-

nen, um einen Abstand zu erreichen, der größer ist als der Durchmesser des Rohrteils 20.

Nachdem die Isolierung auf diese Weise am Umfang des Rohrteils befestigt ist, wird das Keilstück 17 in die · Keilnut 16 hineingetrieben, um die Isolierung in dieser Lage festzuspannen. Das Keilstück 17, welches in Verbindung mit der durch die Stange 14 gebildeten Drehachse wirkt, preßt die Tel Ln tiicko 11 gegeneinander und veranlaßt sie, den Rohrteil so dicht zu umgreifen, daß eine zusätzliche Schweißverbindung unnötig wird. Das Keilstück 17 ist, wie gezeigt, in umgekehrtem Schlüssellochquerschnitt gestaltet. Dadurch wird ein Lockern und Herausfallen verhindert, wenn die Isolierung in der Betriebsumgebung des Ofens Belastungen und Vibrationen ausgesetzt ist.

Claims

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1. Isolierung für ein rohrförmiges Bauelement, welche dieses Bauelement (20) an seiner Außenseite wenigstens teilweise umschließt, unter Verwendung von zwei länglichen, vorgeformten Teilstücken (11) aus Isoliermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilstücke (11) in einer Gelenkverbindung (12, 13, 14) verbunden sind, und daß im Bereich der Gelenkverbindung mindestens ein Spannstück (17) vorgesehen ist, welches die beiden Teilstücke (11) zum Umfassen des Bauelementes (20) spannt.

2. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke (11) aus hitzebeständigem bzw. feuerfestem Isolierma-

'^:terial bestehen.

3. Isolierung, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der beiden Teilstücke (11) eine sich in Radial- und Längs-

richtung erstreckende Fläche (13) aufweist, welche zu einer sich gleichfalls in Radial- und Längsrichtung erstreckenden Fläche (13) des anderen Teilstücks (11) benachbart liegt, und daß eine Scbarnierverbindung mit einer Verbindungsstange (14) vorgesehen ist, welche die Teilstücke (11) an den benachbarten Flächen (13) scharnierartig zusammenschließt.

4. Isolierung nach Anspruch 2 und 3, bei der die vorgeformten isolierenden Teilstücke (11) aus gegossenem hitzbeständigen Material mit eingebetteter Verstärkung in Form einer Tragstruktur bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß Schlaufen (12) dieser Verstärkung aus den benachbart liegenden, sich radial und längs erstreckenden Flächen (13) der Teilstücke (11) hervorstehen und ineinandergreifen, und daß die Verbindungsstange eine Drahtstange (14) ist, welche in Längsrichtung durch die ineinandergreifenden Schlaufen (12) eingesetzt ist.

5. Isolierung nach Anspruch 2, 3 oder 4, d .a d _;u r. c h gekennzeichnet, daß in der Fläche (13) jedes der Teilstücke (11) eine Ausnehmung (15) ausgebildet ist, welche sich im wesentlichen parallel und benachbart zur Verbindungsstange (14) erstreckt, . und daß diese Ausnehmungen (15) eine Keilnut (16)

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"bilden, welche in Badialrichtung gegenüber der Verbindungsstange (14) nach außen versetzt liegt, und daß ein in die Keilnut (16) einsetzbares Keilstück (17) vorgesehen ist, wodurch die gegenüberliegenden Längskanten (18) der Teilstücke (11) dichter zusammengepreßt werden, und wodurch die Teilstücke (11) das Bauelement (20) zwischen sich einschließen, wobei die Verbindungsstange (14) die Drehachse bestimmt.

6. Isolierung nach Anspruch 5,da d u r c h gekennzeichnet, daß die Keilnut (16) in Längsrichtung der isolierenden Teilstücke (11) konisch gestaltet ist, und daß das Keilstück (17), entsprechend angepaßt, gleichfalls konisch gestaltet ist.

7. Isolierung nach Anspruch 6, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Keilstück (17) aus gegossenem hitzbeständigem bzw. feuerfestem Isoliermaterial besteht.

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8. Isolierung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c" h gekennzeichnet , daß das Keilstück (17) in Bezug auf die mit schlüssellochartigem Querschnitt ausgebildete Keilnut (16) in umgekehrter angepaßter Querschnittsform gestaltet ist.

9. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung zwischen den vorgeformten Teilstücken (11) derart ausgebildet ist, daß bei herausgenommenem Spannstück (17) diese in der Gelenkverbindung (12,13,14) soweit voneinander entfernt werden können, daß eine Öffnung entsteht, die groß genug ist, um den radialen Durchlaß des rohrförmigen Bauelementes (20) zwischen den gegenüberliegenden Längskanten (18) der isolierenden Teilstücke (11) zu ermöglichen.

10. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Spannstück (17) über die ganze Länge der Teilstücke (11) erstreckt.