DE3421326C2 - Hochtemperaturrohrschelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochtemperaturrohrschelle mit einer unteren und einer oberen Halteschale, die im wesentlichen eine zylindermantelförmige Innenkontur mit einem auf die Wärmedehnung im Betriebszustand des zu haltenden Rohres ausgelegten Durchmesser aufweisen und an Laschen zusammengehalten werden, mit einer am Innenumfang der Halteschalen angeordneten Wärmeisolierschicht aus Isoliersteinen und mit an den Halteschalen außen angebrachten Aufnahmen für Stütz- oder Hängevorrichtungen. Um eine Hochtemperaturrohrschelle zu schaffen, die mit verringertem Aufwand montiert werden kann und die in der Lage ist, vom Rohr kommende Stoßkräfte in beträchtlichem Maße aufzufangen, wird vorgeschlagen, ohne daß die Isoliersteinfüllung beschädigt wird, daß die beiden Halteschalen (1, 2) jeweils als Rahmenkonstruktionen mit zwei etwa halbkreisförmig gebogenen Trägergurten (12) ausgeführt sind, die parallel im Abstand zueinander an den beiden Stirnseiten der Halteschalen (1, 2) angeordnet sind, daß die Trägergurte (12) an ihrem äußeren Umfang durch einen halbzylindermantelförmig gebogenen Deckel (3) verbunden sind, daß zwischen der Schicht der Isoliersteine (7) und dem Innenumfang der Halteschalen (1, 2) federnde Druckübertragungselemente (4, 10, 11) angeordnet und die Laschen (5) durch ungefederte Schrauben starr miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochtemperaturrohrschelle gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hochtemperaturrohrschellen dienen als Rohranschlußbauteil von Halterungen z. B. für Kraftwerksrohrleitungen. Sie müssen der Rohraufweitung infolge der Wärmedehnung ohne Beeinträchtigung der Isolierwirkung folgen und genügend Flexibilität aufweisen, um auftretende Stoßkräfte ohne Schaden zu übetragen bzw. teilweise aufzufangen.

Bekannt sind Hochtemperaturrohrschellen, die aus zwei im wesentlichen halbkreisförmig gebogenen Halteschalen mit zwischen diesen und dem Rohr eingebrachten Isoliersteinen bestehen (DE-PS 9 24 117). Bei diesen Rohrschellen wird für den Montagezustand vom kalten Rohrzustand ausgegangen und dies bedeutet, daß die bis zum Betriebszustand auftretenden Wärmeausdehnungen von den zwischen Rohr und Rohrschelle eingebrachten Isolierungen aufgenommen werden müssen. Um die Isolierungen dabei nicht zu zerstören, werden zwischen Rohrschelle und Isolierung sowie zwischen

ίο den in Umfangsrichtung vorgesehenen Spalten der Isolierung die Dehnung ausgleichende Asbeststreifen eingebracht

Diese Einlagen sind aber aufgrund ihrer geringen Elastizität nicht tatsächlich in der Lage die Wärmedehnungen aufzufangen, so daß Beschädigungen der Isolierung unvermeidbar sind. Andererseits sind aber auch Rohrschellen aus der Praxis bekannt, bei denen der Innenradius der Halbschaler, größer ist als der Außenradius der Isolierschicht Die Halteschalen werden mittels Federbolzen (Belleville Spring Assembly) verschraubt. Die Federbolzen werden bei der Montage vorgespannt, um die zusätzliche Belastung bei dem durch die Wärmedehnung des Rohres bewirkten Auseinandergehen der Halteschalen klein und die in Rohr- und Halteschalen bei Temperaturzyklen auftretenden Spannungen nahezu konstant zu halten. Die gesamte Kraftübertragung zwischen der unteren und der oberen Halteschale erfolgt über die Federbolzen. Aus diesem Grunde müssen die Federn der Federbolzen eine hohe Federsteifigkeit aufweisen.

Zwischen Isoliersteinen und Rohr sowie Isoliersteinen und Halteschalen wird ein Polster aus einem Drahtgeflecht eingebracht um die verhältnismäßig spröden Isoliersteine gleichmäßiger zu belasten und Belastungskonzentrationen und Druckspitzen zu reduzieren.

Der Spalt zwischen den einzelnen Isoliersteinen wird mit einer weichen Isolierfaserplatte ausgefüllt um eine direkte Wärmeabstrahlung zu den Halteschalen zu vermeiden und um die Isoliersteine in Position zu halten, wenn der Spalt sich bei der Wärmeausdehnung verändert.

Die Montage dieser Rohrschellenausführung ist insbesondere im Hinblick auf die Einbringung der Isoliersteine außerordentlich umständlich und daher sehr zeit- und kostenaufwendig. Zur Erleichterung der Montage werden die Halteschalen mit einem etwas größeren Radius als er für das Rohr samt Isolierung erforderlich wäre, ausgeführt.
Dadurch entsteht andererseits aber eine unterschiedliehe Druckverteilung im Übergang zwischen Rohr und Isoliersteinen, die in der Festigkeitsrechnung zu berücksichtigen ist.

Beim Betrieb muß die Isolierung dieser Rohrschelle die durch die Wärmedehnung eingeleitete Belastung aufnehmen und vom Rohr auf die Halteschale übertragen. Die hierbei entstehenden Radialkräfte können die Druckfestigkeit der Isoliersteine übersteigen und das relativ spröde Material schädigen.

Die Nachgiebigkeit des Rohr-Halteschalen-Verbundes ist im Hinblick auf die Übertragung wirksamer Stoßkräfte nur gering wegen der bereits erwähnten hohen Federsteifigkeit der Federbolzen. Die örtlich in das Rohr eingeleiteten Spannungen können hoch werden und insbesondere bei dünnwandigen Rohren im höheren Temperaturbereich die Stabilität kritisch beeinflussen, so daß die Gefahr des Einbeulens des Rohres nicht auszuschließen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochtemperatur-

rohrschelle vorzuschlagen, die mit verringertem Aufwand montiert werden kann und die in der Lage ist, vom Rohr kommende Stoßkräfte in beträchtlichem Maße aufzufangen, ohne daß die Isoliersteinfüllung· beschädigt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindurgsgemäß durch eine Hochtemperaturrohrschelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2—5 angegeben.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt das Prinzip zugrunde, daß die obere und untere Halteschale an den Laschen starr, also nicht mittels Federbolzen, miteinander verschraubt sind. Die Wärmedehnung des Rohres wird nicht durch ein Auseinanderbewegen der beiden Halteschalen, sondern durch Verlagerung der Isoliersteinschicht innerhalb der Halteschalen aufgefangen, i»- dem die Isoliersteine in den Halteschalen auf federnden Druckübertragungselementen gelagert sind.

Die Federsteifigkeit dieser Druckübertragungselemente kann dabei gegenüber der der Federbolzen der bekannten Rohrschelle wesentlich geringer sein, so daß Stöße besser elastisch aufgefangen werden können.

Eine Hochtemperaturrohrschelle der erfindungsgemäßen Art zeichnet sich durch ein Federsystem aus, das so bemessen ist, daß bei Temperaturbelastungen die radiale Federmöglichkeit zum Ausgleich der Durchmesser besteht und daß Stoßkräfte aufgenommen, gedämpft und übertragen werden können. Gegenüber dem Stand der Technik bestehen bei dieser Rohrschelle darüber hinaus folgende Vorteile: Eine Bewegung der beiden Halbschalen gegeneinander infolge der Wärmedehnung tritt nicht ein. Ein Drahtgeflecht zwischen Halteschalen und Isoliersteinen und ein Zwischenblech zwischen Isoliersteinen und Rohr können entfallen. Die Montage der Isoliersteine ist wesentlich erleichtert. ·

Anhand der nachfolgenden Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. t eine Hochtemperaturrohrschelle in Richtung der Rohrachse gesehen,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Hochtemperaturrohrschelle gemäß Linie A-A in F i g. 1,

F i g. 3 die Einzelheit B gemäß F i g. 2,

F i g. 4 einen Ausschnitt aus einer geschnittenen Hochtemperaturrohrschelle,

F i g. 5 einen Schnitt durch die Hochtemperaturrohrschelle gemäß Linie C-Cin F i g. 4.

Die Ausführung einer Hochtemperaturrohrschelle mit Federbolzen gemäß Anspruch 5 ist in den Fig. 1 — 3 dargestellt. Um das Rohr 13 ist eine Lage geschränkter Isoliersteine 7 herumgelegt, die von den beiden Halteschalen 1, 2 in ihrer Lage gehalten werden. Bei der Montage wird zunächst die untere Halteschale 1 mit Isoliersteinen 7 gefüllt, an das Rohr 13 angelegt und mit der ungefüllten oberen Halbschale 2 durch die Schraubenverbindung 6 an den angeschweißten Laschen 5 starr verbunden, wobei zwischen den Laschen 5 jeweils ein Distanzring 14 eingelegt ist. In diesem Zustand kann die Rohrschelle bereits über die außen an den Halteschalen 1,2 angeschweißten Aufnahmen 8,9 an Hänge- oder Stützvorrichtungen (z. B, Konstanthänger, Stoßbremse usw.) befestigt werden. Die obere Halteschale 2 besteht zunächst aus zwei parallel an den Stirnseiten der Rohrschelle angeordneten im wesentlichen halbkreisförmig gebogenen Trägergurten 12, die mit den Laschen 5 und den der Halteschale 2 zugeordneten Aufnahmen 8,9 verschweißt sind.

Im Geeensatz zur unteren Halteschale 1, die einen fest mit den Trägergurten verschweißten halbzylinderförmigen Mantel aufweist, ist der Mantel der oberen Halteschale 2 als mit den Trägergurten 12 verschraubbarer Deckel 3 ausgebildet Die Isoliersteine 7 für die obere Halteschale 2 werden daher erst eingesetzt, nachdem die beiden Halteschalen 1,2 bereits um das Rohr 13 gelegt und befestigt sind. Anschließend wird der Deckel 3 festgeschraubt Auf diese Weise wird die Montage erheblich vereinfacht, da die Isoliersteine 7 ohne Schwierigkeiten in die obere Halteschale 2 ohne Gefahr des Herausfallens eingelegt werden können. Der Innendurchmesser des Mantels der Halteschalen 1, 2 ist geometrisch auf den Betriebszustand ausgelegt, d. h. daß die Isoliersteine 7 mit zunehmender Wärmedehnung des Rohres 13 nach außen ausweichen können. Um aber unabhängig von dem Betrieb der Rohrleitung 13 einen sicheren und rutschfesten Sitz der Rohrschelle zu gewährleisten, sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt sieben Federbolzen 4 am Mantel der Halteschalen 1, 2 vorgesehen, von denen zwei in der Nähe der Laschen 5 der unteren Halteschale 1 und fünf gleichmäßig über den Umfang der oberen Halteschale 2 verteilt sind (F i g. 1). Eine mögliche Ausführung der aus mehreren Teilen bestehenden Federbolzen 4 geht aus F i g. 3 hervor. Die Federbolzen 4 sind jeweils mit einer großflächigen Druckplatte 10 verbunden, die zwischen den Isoliersteinen 7 und der inneren Mantelfläche der Halbschalen 1,2 angeordnet ist. Im montierten Zustand liegen die Isoliersteine 7 bei Raumtemperatur im Bereich der Sohle der unteren Halteschale 1 unmittelbar auf dem Mantel auf. Dieser Bereich stellt in bezug auf die Lagerung des Rohres 13 innerhalb der Rohrschelle als einen Festpunkt dar. Nach oben hin, insbesondere im Scheitelbereich der oberen Halteschale 2, besteht dagegen ein Spalt 5, der Raum läßt für die im Betrieb auftretende Wärmedehnung. Damit trotz dieses Spaltes 5 die Isoliersteine 7 stets kraftschlüssig mit dem Rohr 15 und den Halteschalen 1, 2 verbunden sind, werden die Federbolzen 4 nach Befestigung des Deckels 3 angezogen. Die Druckplatten 10 verhindern dabei das Entstehen von Druckspitzen, die zu einer Zerstörung der Isoliersteine 7 führen könnten.

Da die Federbolzen 4 eine vergleichsweise weiche Federcharakteristik aufweisen und zwischen den vorzugsweise geschränkten Isoliersteinen 7 Dehnfugen belassen sind, können sich die Isoliersteine mit zunehmender Erwärmung problemlos nach außen ausdehnen, also ebenfalls ohne die Gefahr von Druckspitzen. Im Falle von Stoßbelastungen können die Federbolzen darüber hinaus zumindest einen Teil dieser Belastungen ohne Schaden auffangen.

Die F i g. 4 und 5 zeigen eine gemäß Anspruch 4 abgewandelte Ausführung der erfindungsgemäßen Hochtemperaturrohrschelle. In diesem Fall ist die obere Halteschale 2 abgesehen von Aufnahmen für die Stoßbremsen oder Hängevorrichtungen baugleich wie die untere Halteschale 1 ausgeführt, also mit einem an die Trägergurte 12 angeschweißten Mantel 3. Anstelle der Federbolzen mit Druckübertragungsplatte wird die dauerhaft kraftschlüssige Verbindung zwischen den Isoliersteinen 7 und den Halteschalen 1,2, deren geometrische Auslegung dem vorstehenden Ausführungsbeispiel entspricht (Spa!· für Wärmeausdehnung), durch ein eingelegtes, im wesentlichen zylindermantelförmig gebogenes Federband 11 mit gewellter Oberfläche gewährleistet. Die Wellen wirken dabei als Federn. Zweckmäßigerweise sollte jeder oder jeder zweite Isolierstein 7 (F i g. 5) von einer Welle gestützt werden. Das Federband 11 ist aus

Montagegründen in mindestens zwei Segmente aufgeteilt. Bei dieser Ausführungsform ist weiterhin vorgesehen, daß die Isoliersteine 7 für die obere Halteschale 2 zur Erleichterung der Montage der beiden Halteschalen 1, 2 mit Hilfe eines bei etwa 200°C schmelzenden 5 Schmelzklebers miteinander zu einem »vormontierten« Paket verklebt sind. Im Betriebszustand schmilzt der Kleber, so daß sich die Isoliersteine 7 problemlos ausdehnen können.

Es ist auch möglich, das Federband 11 bei einer Rohr- 10 schelle zu verwenden, die einen an der oberen Halteschale 2 angeschraubten Deckel 3 aufweist In diesem Fall können wie im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1, 2) die Isoliersteine 7 für die obere Halteschale 2 problemlos einzeln in die bereits vormontierte Hochtempe- is raturrohrschelle eingesetzt werden, sie können aber auch vorher miteinander verklebt worden sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hochtemperaturrohrschelle mit einer unteren und einer oberen Halteschale, die im wesentlichen eine zylindermantelförmige Innenkontur mit einem auf die Wärmedehnung im Betriebszustand des zu haltenden Rohres ausgelegten Durchmesser aufweisen und an Laschen zusammengehalten werden, mit einer am Innenumfang der Halteschalen angeordneten Wärmeisolierschicht aus elastisch gelagerten Isoliersteinen und mit an den Halteschalen außen angebrachten Aufnahmen für Stütz- oder Hängevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halteschalen (1,2) jeweils als mehrteilige Rahmenkonstruktion mit zwei etwa halbkreisförmig gebogenen Trägergurten (12) ausgeführt sind, die parallel im Abstand zueinander an den beiden Stirnseiten der Halteschalen (1, 2) angeordnet sind, und die Trägergurte (12) an ihrem äußeren Umfang durch einen halbzylindermantelförmig gebogenen Deckel (3) verbunden sind, daß zwischen der Schicht der Isoliersteine (7) und den Halteschalen (1, 2) federnde Druckübertragungselemente (4, 10,11) angeordnet und die Laschen (5) durch ungefederte Schrauben starr miteinander verbunden sind, daß der Deckel (3) der oberen Halteschale (2) lösbar, z. B. durch Schrauben, mit den Trägergurten (12) verbunden ist, und daß die Aufnahmen (8, 9) für Stütz- oder Hängevorrichtungen und die Laschen (5) an den Trägergurten (12) befestigt sind.

2. Hochtemperaturrohrschelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Isoliersteine (7) mindestens in der oberen Halteschale (2) durch einen bei etwa 200° C schmelzenden Schmelzkleber miteinander verklebt sind.

3. Hochtemperaturrohrschelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragungselemente als aus mindestens zwei Teilen bestehendes, gewelltes, im wesentlichen zylindermantelförmig gebogenes Federband (11) ausgebildet sind.

4. Hochtemperaturrohrschelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragungselemente als über einstellbare Federbolzen (4) mit der jeweiligen Halteschale (1, 2) verbundene gebogene Druckplatten (10) ausgebildet sind.

5. Hochtemperaturrohrschelle nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierschicht aus geschränkt angeordneten Isoliersteinen (7) mit jeweils zwischen den Isoliersteinen (7) liegenden Dehnfugen gebildet ist.