DE7711146U1

DE7711146U1 - Weichstoffkompensator

Info

Publication number: DE7711146U1
Application number: DE19777711146
Authority: DE
Original assignee: Dekomte 6451 Mainhausen De GmbH
Current assignee: Dekomte 6451 Mainhausen De GmbH
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1988-04-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen V/eichstoffkompensator mit einem zur Aufnahme thermischer und mechanischer Dimensionsänderungen dienenden Weichstoff, der mit einem wärmeführenden Metall Auflage- bzw. Einspannstellen bildet» wobei Einrichtungen zur Verminderung einer Wärmeübertragung vom warmeführenden Metall zum Weichstoff vorgesehen sind.

Bisher wurden für die Herstellung des Weichstoffs derartiger Weichstoffkompensatoren je nach Temperaturbedingungen verschiedene Materialien verwendet. Für normale Temperaturbeanspruchungen dienten billige Gewebearten, beispielsweise Segeltuch, Baumwolle, Kunststoffgewebe sowie auch Mischungen dieser Gewebearten. Bei höheren Temperaturen wurden Asbest-

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fasern, Glasfasern oder Mischungen dieser als Matten und Gewebe eingesetzt.

Beim Einsatz unter besonders hohen Temperaturbedingungen, etwa über 4-50⁰C, mußte man dicke Isolationsräume schaffen oder als Weichstoffe sehr teure keramische Faserprodukte verwenden.

Die meisten technischen Anforderungen verlangten ferner eine gas- oder flüssigkeitsdichte Konstruktion des Weichstoffkompensators, welche durch Folien verschiedener Art oder kautschuk- ' oder gummibeschichtete Gewebe angestrebt wurde.

Die Verwendung der beschriebenen Materialien und Konstruktionen hatte jedoch immer ihren schwachen Punkt im Flansch- und Einspannbereich zwischen dem Weichstoff und dem wärmeführenden Metall (Bereiche a, a¹ in den Zeichnungsfiguren), wo oft eine thermische Überlastung des Weichstoffs auftrat. Sogar wenn man | den Weichstoff in seinem nicht eingespannten Bereich durch besonders dicke wärmeisolierende Schichten vor der an ihn herantretenden Wärme schützte, reichte dies immer noch nicht aus, da der Weichstoff im Einspannbereich besonders hohen Temperaturen ausgesetzt war. An diesen Einspannstellen trat somit oft eine Überhitzung des Weichstoffs auf, wobei vor allem die dadurch zerstörte Dichtheit dieses schwerwiegende Folgen hatte. Im übrigen wurde durch derart dicke Isolationsschichten der ™

äußere Umfang des Kompensators entsprechend erweitert, so daß | sich in nachteiliger Weise ein erhöhter Raumbedarf ergab.

i Man hat zwar versucht, eine Überhitzung des Weichstoffs an dessen Einspannstellen mit dem wärmeführenden Metall durch | verschiedene an diesen Einspannstellen vorgenommene Maßnahmen zu verhindern. So wurde gemäß der Deutschen Auslegeschrift f 1 190 74-9 "bei einem Dehnungsausgleicher für Rohrleitungen und Kanäle, in denen Medien hoher Temperatur geleitet werden, der Weichstoff unter Zwischenschaltung von Dichtungs- und Isoliermitteln zwischen den Einspannflansch und eine Ringscheibe ein- | gespannt. Abgesehen davon, daß die angestrebte Wirkung bei die- |

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ser Konstruktion nur in einem nicht zufriedenstellenden Ausmaß eintrat, ergab sich auch bei dieser bekannten Anordnung infolge der zusätzlichen Isolationsschichten an den Einspannstellen ein vergrößerter A'^Tßenumfang und somit vergrößerter Raumbedarf des Kompensators.

Ferner ist in der Deutschen Patentschrift 2 022 672 ein Weichstoff kompensator beschrieben, bei welchem an den Einspannstellen zwischen dem Weichstoff und dem wärmeführenden Material zusätzlich ein in das Umgebungsmedium ragender Wärmeableiter ' angeordnet ist. Ein derartiger Wärmeableiter macht zwar das Vorsehen besonders dicker Isolationsschichten gemäß der vorstehend genannten Auslegeschrift unnötig. Jedoch ist die durch ihn von den Einspannstellen abführbare Wärmemenge ebenfalls begrenzt, so daß er bei höchsten Temperaturbedingungen auch bei relativ weitem Hineinragen in das Umgebungsmedium nicht mehr ausreicht. Im übrigen ist diese Konstruktion insbesondere bei engen Platzverhältnissen nicht anwendbar. In der Patentschrift ist zwar eine weitere Ausführungsform beschrieben, bei welcher eine Mehrzahl deratiger Wärmeableiter parallel zueinander an jeder Einspannstelle angeordnet ist, wodurch die abführbare Wärmemenge erhöht ist. Jedoch wird durch diese Maßnahme der Außenumfang und damit der Platzbedarf des Kompensators wiederum in nachteiliger Weise erhöht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oinen '. einfachen und wirksamen Weichstoffkompensator zu schaffen, welcher nicht die Nachteile der bekannten Anordnungen aufweist und insbesondere auch höchsten Temperaturbeanspruchungen, ins-' besondere auch im Plansch- und Einspannbereich, standhält. Dabei soll der Kompensator möglichst geringe Abmessungen aufweisen und der Weichstoff möglichst billig herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Weühstoffkompensator der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Einspannstellen in dem wärmeführenden Metall jeweils ein ein strömendes Kühlmedium enthaltender Kühlkanal angeordnet

ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildlang der Erfindung ist der Kühlkanal mit dem wärmeführenden Metall verschweißt.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht mit einfachen itteln, daß ein Weichstoffkompensator auch unter höchsten Temperaturbedingungen ohne die Gefahr von Überhitzungen insbesondere an den Einspannstellen seine Punktion erfüllt. Da sich in dem Kühlkanal ein strömendes Kühlmedium befindet, läßt sich die Kühlung des wärmeführenden Metalls an den Einspannstellen den jeweiligen Betriebstemperaturen einfach und schnell durch entsprechende Regelung der Durchflußgeschwindigkeit und Temperatur des Kühlmediums. anpassen. Da bei einem strömenden. Kühlmedium eine realtiv hohe Kühlleistung erreichbar ist, kann der Kompensator auch für die höchsten Betriebstemperaturen in sämtlichen Eichtungen relativ geringe Abmessungen haben, ohne daß zu befürchten ist, daß infolge der dann relativ kurzen Kriechwege für die Wärme des wärmeführenden Metalls bis zu den Einspannstellen an diesen eine unzulässig hohe Temperatur auftritt. Infolge dieser durch die Erfindung ermöglichten kompakten Ausbildung des Kompensators hat dieser einen entsprechend geringeren Material- und Raumbedarf als die bekannten Kondensatoren. Im übrigen ermöglicht die Erfindung infolge der wirksamen Kühlung der Einspannstellen auch bei höchsten Betriebstemperaturen die Verwendung bisher nur in tieferen Temperaturbereichen benutzter Weichstoffe, wie beispielsweise Materialien aus Asbest-, Glas-, Polyester- und Baumwollgeweben, mit oder ohne Beschichtungsmaterialien aus Kautschuk- Tind Kunststoffpasten und/oder Folien der verschiedensten Art einschließlich aller Metallfolien, wie Bleifolien, Aluminiumfolien und dergleichen. Insgesamt ermöglicht also die Erfindung auch bei hohen thermischen Betriebsbedingungen eine wirtschaftlich tragbare Konstruktion eines Weichstoff kompensators .

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Kühlkanal jeweils als direkt vor der Einspannstelle befindliches Kühlrohr mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform erfolgt also die Abführung der

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Wärme des wärmeführenden Metalls an Ort und Stelle unmittelbar vor der Einspannstelle, so daß die Wärme nicht mehr bis zu dieser gelangen kann.

Bei einer anderen besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Kühlkanal jeweils mit Abstand von der Einspannstelle angeordnet trad weist einen länglichen Querschnitt auf, wobei die Querschnitte der Kühlkanäle in Längsrichtung derart mit Abstand aufeinanderfolgend angeordnet sind, daß sie sich zumindest im wesentlichen längs des gesamten Weichstoffs sowie dessen Einspannstellen erstrecken. Bei dieser Ausführungsform, bei welcher die Kühlkanäle sozusagen durch einen Doppelmantel zwischen der Betriebsleitung und dem Kompensator gebildet sind, wird der Kompensator nicht nur/an^rcLen Einspannstellen, sondern mit einfachen Mitteln in seiner Gesamtheit gekühlt. Infolge der beschriebenen Anordnung der Kühlkanäle bei dieser Ausführung zwischen der Betriebsleitung und dem Kompensator wird die Wärme bereits vor Zutritt zu diesem abgeführt.

Eine noch weitere Wärmeisolierung des gesamten Kompensators erfolgt, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal sich an einer wärmebeaufschlagten Seite des wärmeführenden Metalls, insbesondere der Wandung der Betriebsleitung, eine mit Abstand parallel zu dieser verlaufende Wandung zumindest im wesentlicLen längs des gesamten Weichstoffs sowie dessen Einspannstellen erstreckt, wobei in dem Zwischenraum zwischen der wärmebeaufschlagten Seite und der Wandung ein wärmeisolierendes Material angeordnet ist. Ferner ist im gleichen Sinne mit Vorteil in dem Zwischenraum zwischen dem wärmeführenden Metall und dem Weichstoff zwischen den Einspannstellen ein wärmeisolierendes Material angeordnet.

Ein besonders geringer Bedarf an wärmeisolierendem Material und damit entsprechend verringerte Abmessungen des erfindungsgemäßen Kompensators auch bei höchsten Betriebstemperaturen ergibt sich, wenn das wärmeisolierende Material zumindest teilweise aus hoch-

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temperaturbeständigen keramischen Fasern, vorzugsweise Aluminiumsilikatfasern, oder Silikatfasern besteht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnittdurch eine Betriebsleitung, welche mit einem We.ichstoffkompensator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung versehen ist und ''

Fig. 2 im Längsschnitt eine Betriebsleitung, welche einen Weichstoffkompensator gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält.

Einander entsprechende Einzelteile der beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind mit denselben Bezugsziffem versehen, wobei jedoch zum Zwecke einer besseren Unterscheidung bei der Ausführung gemäß Fig. 2 sämtliche Bezugsziffem mit einem Strich versehen sind.

Gemäß Fig. 1 ist an einer temperaturbeaufschlagten Betriebsleitung 5 iro Bereich von deren beiden mit Abstand voneinander befindlichen Enden-jeweils ein wärmeführender ringförmiger Steg mit einem Ringflansch 10 angeschweißt. Die Eingflanschen 10 bilden Auflagestellen und gemeinsam mit einem Flanschring 11 Einspannstellen für den flexiblen Weichstoff 1 des Kompensators.

Im Bereich der Einspannstellen ist zwischen dem Steg 3 und dem Eingflansch 10 jeweils ein ein strömendes Kühlmedium 7 enthaltender Kühlkanal 6 angeordnet, welcher mit dem Steg 3 und dem Eingflansch 10 verschweißt ist. Der Kühlkanal 6 ist als Kühlrohr mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, welches somit direkt vor der Einspannstelle für den V/eichstoff "1 angeordnet ist· Das Kühlmedium 7 tritt jeweils durch einen in der Zeichnung mit 8 bezeichneten Einlaß indas Kühlrohr 6 ein, durchströmt dieses unter Kühlung des Stegs 3 und der gesamten Ein-

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spannstelle und verläßt das Kühlrohr 6 anschließend durch einen j Auslaß 9, um vor erneutem Eintritt in das Kühlrohr (5 rückgekühlt zu werden.

An der wärmebeaufschlagten Seite der wärmeführenden Betriebsleitung 5 erstreckt sich eine mit Abstand parallel zu dieser verlaufende Wandung 4 im wesentlichen längs des gesamten Weichstoffs 1 sowie dessen Einspannstellen, Die Wandung 4- ist mir im Bereich des einen Endes der. Betriebsleitung 5 an dieser befestigt, so daß eine axiale Verschiebung zwischen den beiden ' Enden trotz der Wandung 4- möglich ist. In dem Zwischenraum zwisehen der wärmebeaufschlagten Seite der Betriebsleitung 5 und der Wandung 4 ist ein wärmeisolierendes Material 2 angeordnet, welches durch eine keramische Fasermatte gebildet ist. Das wärmeisolierende Material 2 unterbindet somit weitgehend einen Zutritt von Wärme aus dem Innenraum der Betriebsleitung 5 zum erfindungsgemäßen Weichstoffkompensator.

In dem Zwischenraum zwischen der Wandung der wärmeführenden Betriebsleitung 5 und dem Weichstoff 1 zwischen dessen Einspannstellen ist ebenfalls ein wärmeisolierendes Material 2a,

2b und 2c angeordnet. Das wärmeisolierende Material 2a. ist ! ' ■ ■

! gleichfalls als keramische Pasermatte ausgebildet, während die \ wärmeisolierenden Materialien 2b und 2c aus anderen billigeren Isolierstoffen bestehen, zumal in ihrem Bereich die Temperaturen bereits relativ weit herabgesetzt sind. Somit ist der Weichstoff i auch im Bereich zwischen seinen Einspannstellen besonders gut wärmeisoliert, so daß er insgesamt auch bei höchsten Betriebstemperaturen aus einem herkömmlichen kostengünstigeren Material, wie beispielsweise Asbestgeweben, bestehen kann.

Im übrigen sei noch darauf hingewiesen, daß längst des äußeren Umfangs der Betriebsleitung 5 auch noch eine Isolierung 2d vorgesehen ist, so daß auch eine Wärmeübertragung vom äußeren Umfang der Betriebsleitung 5 außen auf den Weichstoffkompensator zumindest weitgehend unterbunden wird.

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Die Ausführungsform gemäß Pig. 2 unterscheidet sich von der Ausführung gemäß Pig. 1 im wesentlichen dadurch, daß bei ihr der Kühlkanal 6' jeweils mit Abstand von der Einspannstelle des Weichstoffs 1' angeordnet ist xind einen länglichen Querschnitt aufweist. Die Querschnitte der Kühlkanäle 6' sind in Längsrichtung derart mit Abstand aufeinander-folgend angeordnet, daß sie sich im wesentlichen längs des gesamten Weichstoffs 1' sowie dessen Einspannstellen erstrecken. Bei dieser Ausführungsform des¹ Erfindung erfolgt eine gegenüber der Ausführung gemäß Pig. 1 noch weiter verbesserte Kühlung des. ge- ^J samten Weichstoffkompensators, zumal die somit jeweils durch einen teilweisen Doppelmantel der Betriebsleitung 5¹ gebildeten Kühlkanäle 6¹ den Kompensator insgesamt gegen eine Wärmeübertragung von der Betriebsleitung 5¹ wirksam abschirmen.

Bereits bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Pig. 1 sind die Abmessungen a, b und c des Eompensators wesentlich geringer als die entsprechenden Abmessungen der bekannten Weichstoffkompensatoren. Darüber-hinaus sind bei der erfin-■ dungsgemäßen Ausführung nach Pig. 2 die entsprechenden Abmessungen a¹, b' und c¹ noch weiter verringert. Demzufolge sind bei dieser Ausführung im Bereich b¹ innerhalb des Kompensators beispielsweise nur zwei Schichten von wärmeisolierendem Material 2a¹ und 2b¹ vorgesehen.

Claims

•I· Ansprüche

1. Weichstoff kompensator 2?it einem zur Aufnähme. thermischer und mechanischer Dimensionsänderungen dienenden Weichstoff, der mit einem wärmeführenden Metall Auflage- bzw. Einspannstellen bildet, wobei Einrichtungen zur Verminderung einer Wärmeübertragung vom wärmeführenden Metall zum Weiclistoff vorgesehen sind, tfadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einspannstellen in dem wärmeführenden Metall (3» 10; 3'i 5') jeweils ein ein strömendes Kühlmedium (7; 7¹) enthaltender Kühlkanal (6; 6¹) angeordnet ist.

2. Weichstoffkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (6; 6¹) mit dem wärmeführenden Metall (3j 10; 3¹, 5') verschweißt ist.

3&ldquor; Weichstoffkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (6) jeweils als direkt vor der Einspannstelle befindliches Kühlrohr mit dnem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist.

4. Weichstoffkompensator nach Anspruch 1 oder 2_V dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (6¹) jeweils mit Abstand von der Einspannstelle angeordnet ist und einen länglichen Querschniti aufweist, wobei die Querschnitte der Kühlkanäle (6') in Längsrichtung derart mit Abstand aufeinanderfolgend angeordnet sind, daß sie sich zumindest im wesentlichen längs des gesamten Weichstoffs (1') sowie dessen Einspannstellen erstrekken.

5. Weichstoffkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß sich an einer wärmebeaufschlagten

Seite des wärmeführenden Metalls (5; 5') eine mit Abstand parallel zu dieser verlaufende Wandung (4-; 4·") zumindest im wesentlichen längs des gesamten Weichstoffs (1; 1¹) sowie dessen Einspannstellen erstreckt, wobei in dem Zwischenraum zwischen der wärmebeaufschlagten Seite und derWWandung (4·; 4¹) ein wärmeisolierendes Material (2; 2') angeordnet ist.

6. Weichstoffkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem.Zwischenraum zwischen dem wärmeführenden Metall (5, 3; 3') und dem Weichstoff (1; 1¹) zwischen den Einspannstellen ein wärmeisolierendes Material (2a, 2b, 2c; 2a¹, 2b^f) angeordnet ist.

7· Weichstoffkompensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Material (2a, 2b, 2c; 2a¹, 2b¹) zumindest teilweise aus hochtemperaturbeständigen keramischen Fasern, vorzugsweise. Aluminiumsilikatfasern, besteht.

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8. Weichstoffkompensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Material (2a, 2b, 2c; 2a¹, 2b') zumindest teilweise aus hochtemperaturbeständigen Silikatfasexn besteht·