DE7430020U - Kompensator fuer heisse medien mit einer feuerfesten innenauskleidung - Google Patents

Description

COHAUBZ &"FLORA'CK

PATENTANWALTS BÜRO 4 DÜSSELDORF 8CHUMANN8TR, 07

PATENTANWALTt. Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FlORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dr.-Ing., Dipl -Wirtuli.-Iofl. A. GERBER

HAWIKO

Kondensatoren- u. Apparatebau
GmbH & Co KG

58.3 S ο h w e 1 m
Hasslinghauser Strasse 1-7

Kompensator für heisse Medien mit einer feuerfesten Innenauskleidung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompensator mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige Kompenaatoren werden insbesondere bei Heisswindleitungen eingesetzt« wo Temperaturen von 1.200⁰C oder sogar bis zu 1.400°C auftreten können. Es gehört zum Stand der Technik, den temperatur-empfindlichen Wellenraum durch eine feuerfeste Auskleidung abzuschirmen. Bei Heisswind kann diese feuerfeste Auskleidung eine Stärke von 200 bis 500 mm aufxveisen. Bei einer bekannten AusfUhrungsform wird die feuerfeste Auskleidung von Tragrohren getragen, die am Ende der Kornpensatorwellen oder deren Anschlußstutzen angeschweisst sind und sicn konzentrisch zu diesen erstrecken. Die Einheit aus Tragrohr und feuerfester Innenauskleidung muss eine Wärmedehnungsfuge aufweisen, um die auftretenden Wärmedehnungen auffangen zu können.

Ge/Hn. - 2 -

Um den Schutz der Kompensatorwellen zu gewährleisten, gehört es zum Stand der Technik, die feuerfeste Auskleidung mit einem Labyrinth zu versehen und ggf. In diesem Labyrinth zusätzlich Einlagen aus feuerfestem Pilz anzuordnen. Diese Konstruktion erweist sich insbesondere bei mehrwelligen Kondensatoren mit entsprechend grossen Dehnfugen und auch bei hohen Heisswindtemperaturen als anfällig, da die Wärmedehnungsfuge in ihren Abmessungen begrenzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompensator für heisse Medien, wie Heisswind für einen Hochofen, zu entwickeln, der eine grosse axiale Dehnunganufnahme zulässt und dabei einen guten Schutz der Kompensatorwellen gewährleistet. Qemäss einer bevorzugten Aufgabenstellung soll dieser Kompensator auch Knickbewegungen ermöglichen, wie sie bei Kondensatoren für Heisswind bisher kaum denkbar waren.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Kompensator mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die axiale Beweglichkeit des Schutzrohres ist in aller Regel durch die seitlichen Halterungen der feuerfesten Ausmauerung an den beiden Enden des Kompensators begrenzt. Zuzüglich der Dehnungsaufnähme der Kompensatorwellen beträgt die axiale Beweglichkeit zweckmässigerweise mindestens 10 mm. Bei einer Dehnungsaufnahme der Kompensatorwellen von 4-0 mm ergibt eich »»omit ein Wert von 50 mm (40 + 10 mm). Als Maximalwert hat sich bisher eine freie Beweglichkeit von 30 mm empfohlen. Auf jeden Fall ouss die axiale Beweglichkeit des Schutzrohres etwas grosser sein als die Dehnungsaufnahme des Kompenrators.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schutzrohr zur Abdichtung der Dehnungsfuge zumindest im Bereich der Dehnungsfuge, auf seiner Innenwandung eine elastische Schicht aus feuer-

7430020 18.03.76

festem Material auf. In der besonders bevorzugten AusfUhrungsform wird rtie feuarfeste Innenauskleidung Jeweils von einem am Ende der Konipensatorwelle oder deren Anschlußstutzen angeschweissten und eich in Richtung Kompensatormitte zurückerstreckenden Tragrohr gehalten, wobei Jedes Tragrohr mit seiner Aussenwandung gegen die aleastische Innenschicht des Schutzrohres anliegt. Daa bis zur Kompensatormitte zurückgeführte Tragrohr erstreckt sioh maximal bis zur Wärmedehnungsfuge und ist zweckmässigerweise an seinem vorderen, freien Ende von der elastischen Innenschicht des Schutzrohres weggebogen, so dass die axiale Beweglichkeit nicht durch Störungen zwischen Innenauskleidung und freiem Tragrohrende beeinträchtigt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat die elastische Schicht in zusammengedrücktem Zustand eine Stärke von 30 bis 50 mm. Die elastische Schicht kann zwischen der feuerfesten Innenauskleidung bzw. den! Tragrohr und dem Schutzrohr bis zu 15 % zusammengedrückt sein. Bei entsprechender Länge der elastischen Schicht beiderseits der Dehnfuge ergibt sich dabei eine gute Abdichtung. Die elastische Schicht ist zweckmässigerwelse auf dem Schutzrohr, das vorzugsweise aus Stahl besteht, aufgeklebt. Bei besonders starken Hitzebeanspruchungen kann es von Vorteil sein, das Schutzrohr aus warmfestem oder hitzebeständigem Stahl zu fertigen.

Bei einem mit feuerfester Innenauskleidung versehenen Schutzrohr übt das Schutzrohr im wesentlichen eine Stützfunktion für die elastische Schicht aus, während die elastische Schicht selbst die Abdichtungsfunktion gegenüber den Heissgasen ausübt.

In einer weiteren bevorzugten AusfUhr'ungsform weist das Schutzrohr einen radialen Abstand a gegenüber dem lichten Durchmesser des Kompensators auf, wobei der radiale Abstand a in Abhängigkeit von der Baulänge 1 und dem lichten Durchmesser d des !Compensators

so gewählt ist, dass eine ausreichende Knickbewegung möglich ist. Unter dem lichten Durchmesser d des Kompensators wird der Innendurchmesser des Flansches, der Stutzen oder der Kompensatorwellen verstanden. Die Kombination von radialem Abstand a und grosser Dehnungsfuge, die bei der anmeldungsgemässen Konstruktion ohne Beeinträchtigung der Kompensatorwellen möglich ist, ermöglicht eine Knickbewegung, wie sie bisher bei Kompensatoren für Heisswindleitungen kaum für möglich gehalten wurde. Der radiale Abstand a kann durch Errechnung des Mindestwertes ermittelt werden. Bei einer Länge des Schutzrohres von b ■ 572 mm und einer maximalen Knickbeanspruohung des Kompensators von &*m plus/minus 2° errechnet sich z.B.

a - tg ÖV2 · b/2 » o,ol75 · 286 - 5 mm.

Der Mindestabstand beträgt bei der angegebenen Knickbeanspruchung 5 nun.

Damit ein Anstossen des Schutzrohres mit Sicherheit vermieden wird, wird in der Praxis der 2 bis 2,5-fache Wert des errechneten Mindestwertes bevorzugt (im Beispiel also 10 bis 12,5 »nm).

Die Dehnungsfuge befindet sich bei einer besonders AusfUhrungsform in der Kompensatormitte. Bei einer Knickfcewegung bewegen sich die gedehnten Enden der Kompensai-orwellen bzw. die dort befindlichen Anschlußstutzen in Richtung auf r*.xe Schutzrohrenden« während am gegenüberliegenden Ende die Kcmpensatorwelle in Richtung auf das Schutzrohr gedrückt wird Eine entsprechende Bewegung führt die Innenauskleidung in Riontung auf das Schutzrohr aus. Diese Bewegung ist ohne Schaden möglich, da die elastische Schicht zusammenpressbar ist. Um bei dieser Knickbewegung eine hinreichende Abdichtung '^u gewalr. leisten, ist es zweckmässig, wenn zusätzlich zu dei Abdichtung im Bereich der Dehnfuge eine

7430020 18.03.76

entsprechende Abdichtung im Bereich der Enden des Schutzrohres vorgesehen ist. Zu diesem Zweck muss lediglich auch hier eine elastische Schicht bestimmter axialer Erstreckung auf die Innenwandung des Schutzrohres aufgebracht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die elastische Schicht Über die gesamte axiale Länge des Sohutzrohre? vorzusehen.

Nachfolgerj wird d⁴.e Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbeispieles näher erläutert

Fd zeigen:

Fig. 1 eine Kompensatorhälfte im Querschnitt und

Flg. 2 einen Kompensator unter Knickbeanspruchung.

Der Kompensator besteht aus don Kompensatorwellen 1, den Anschlussstutzen 2a und den Flanschen 2, an welchen radial nach innen sich erstreckende Haltescheiben 3 für die feuerfeste Auskleidung 5 vorgesehen sind. Die feuerfeste Auskleidung 5 wird von den beiden an den Haltesoheiben 3 angeschwelssten Tragrohren 4 gehalten, wobei sich die Tragrohre 4 konzentrisch zu den Anschlußstutzen 2a erstrecken. Die feuerfeste Auskleidung 5 weist in der Mitte des Kompensators eine relativ breite Wärmedehnungsfuge 8 auf, die sich ohne Labyrinthführung readial nach aussen erstreckt. Die Tragrohre 4 enden im Bereich der Wärmedehnungsfuge 8 und sind am vorderen Ende 4a zum Kompensatorinneren hin abgebogen. In dem von den Kompensatorwellen 1 bzw. den Anschlußstutzen 2a und den Tragrohren 4 gebildeten Ringraum befindet sich ein Schutzrohr 6 aus Stahl, welches einen radialen Abstand a zum lichten Durchmesser D des Kompensators hat. Der lichte Durchmesser ist hier der Innendurchmesser der Anschlußstutzen 2a bzw. Kompensatorwellen 1. Auf dem Schutzrohr 6 ist, z.B. durch Kleben, eine Einlage aus feuerfestem

7430020 18.03.76

Filz angebracht, welche zwischen dem Schutzrohr 6 und den Tragrohren 4 leicht zusammengedrückt is3 und dadurch den Kompensatorwe11enraum gegenüber den Heissgasen abdichtet. Das Schutzrohr 6 ist in axialer Richtung über eine bestimmte Länge frei beweglich, da es kurzer ist als der Abstand zwischen den beiden Haltescheiben }. Die Dehnungsaufnahme des !Compensators, die Breite der Dehnungsfuge 8 und die freie axiale Beweglichkeit des Schutzrohres 6 sind aufeinander abgestimmt. Die freie axiale Beweglichkeit des Schutzrohres 6 liegt etwa 10 mm oberhalb der Dehnungsaufnahme.

Die Fig. 2 zeigt, welche Bewegung der Kompensator unter Knickbeanspruchung ausführen kann. Durch die Dehnung des in Fig. 2/oben gezeigten Kompensatorteiles wird die elastische Schicht 7 im Bereich des Tragrohrendes 4a zusammengedrückt, während sich die Anschlußstutzen 2a in Richtung auf die Enden des Schutzrohres 6 bewegen. Da aber das Schutzrohr 6 im nichtgeknickten Zustand einen hinreichenden radialen Abstand a gegenüber den Anschlussstutzen 2a bzw. den KompensatorweIlen 1 aufweist, kann keine Kninkbeanspruchung des steifen Schutzrohres 6 erfolgen. Bei der gegenläufigen Bewegung der gegenüberliegenden Kompensatorwellen (untere Bildhälfte) bewegen sich die Tragrohrenden 4a weg von der elastischen Schicht 7» während die elastische Schicht im Bereich der Tragrohrenden zusammengedrückt wird. So ist auch auf dieser Seite des Kompensators eine Abdichtung der Kompensatorwellen gegenüber den Heissgasen gewährleistet. Weiterhin gewährleistet auch hier der radiale Abstand a, dass die mittlere Kompensatorwelle nicht gegen das Schutzrohr 6 gedrückt wird.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Tragrohre 4 im Bereich ihrer freien Enden 4a zweckmässigerweise so konstruiert sind, dass die elastische Auskleidung bei Bewegung des Schutzrohres 6 nicht beschädigt wird. Solann es zweckmässig sein, die Tragrohre 4

18.03.76

in Richtung der Dehnungsfuge 8 leicht keilartig nach innen verlaufen zu lassen und zusätzlich am Tragrohrende 4a nach innen abzubiegen, so dass die elastische Schicht 7 im Bereich der Dehnungsfuge nur leicht zusammengedrückt wird. Diese Konstruktion verlängert die Haltbarkeit und erleichtert den Einbau. Der Einbau kann so vorgenommen werden, dass die Tragrohre 4 bei eingebautem Schutzrohr 6 über die elastische Schicht 7 geschoben werden.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemassen Kompensators ist in dem wirkungsvollen Schutz der Kompensatorwellen zu sehen, der trotz breiter Dehnfuge gewährleistet ist. Hinzu kommt der besondere Vorteil, ^.ass der erfindungsgemässe Kompensator für Heissluftleitungen auch eine Knickbeanspruchung übernehmen kann. Er kann daher ohne Beeinträchtigung auch als Gelenkkompensator in Heisswindleitungen eingesetzt werden.

Ansprüche

74300?!} 18.03.76

Claims (4)

1. Kompensator für heiße Medien mit einer feuerfesten Innenauskleidung zum Schutz der Kompensatorwellen gegenüber den heißen Medien, wobei die feuerfeste Innenauskleidung in axialer Richtung durch eine Wärmedehnungsfuge unterbrochen ist,, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der feuerfesten Innenauskleidung (5) und den Kompensatorwellen (1) ein die Wärmedehnungsfuge (8) überdeckendes Schutzrohr (6) vorge&ehen ist, welches axial mindestens über die Länge der Dehnungsaufnahme der Kompensatorwellen (1) frei beweglich ict.

2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Schutzrohr (6) zur Abdichtung der Dehnungsfuge (8) zumin ist im Bereich der Dehnungsfuge (8) mit einer elastische;* Schicht (7) aus feuerfestem Material versehen ist.

3. Kompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Innenauskleidung {*5) jeweils von einem am Ende der Kompensatorwellen (1) oder deren Anschlußstutzen (2a) angeschweißten und sich in Richtung Kompensatormitte zurückerstreckenden Tragrohr (4) gehalten ist, wobei jedes der beiden Tragrohre (4) mit seiner Außenwandung gegen die elegische Innenschicht (7) des Schutzrohres (6) anliegt.

4. Kompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (6) einen radialen Abstand (a) gegenüber dem lichten Durchmesser des Kompensators aufweist und der radiale Abstand (a) in Abhängigkeit von der Baulänge (1) und Durchmesser (D) des Kompensators so gewählt ist, daß eine ausreichende Knickbewegung möglich ist.

743ΠΠ20 18.03.76