DEP0046459DA

DEP0046459DA - Articulated studs for steam boilers with fire bushes

Info

Publication number: DEP0046459DA
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Göttingen Witte
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1951-01-18

Description

Bei stählernen Lokomotivfeuerbuchsen kann im Bereich der Wandteile, die sich unter der Erwärmung besonders stark ausdehnen und damit die Stehbolzen besonders stark Verbiegungen aussetzen, das dadurch bedingte häufige Brechen der Bolzen durch gelenkige Verankerung des Stehbolzens in der Wand herabgesetzt werden. Solche sogenannten Gelenkstehbolzen sind an sich bekannte und viel angewandte Konstruktionselemente. Die einfachste Form ist der Stehbolzen mit einem angeschmiedeten Kugelkopf, der sich in eine der Kugelfäche entsprechend angefräste Bohrung in der Wand legt und durch eine übergestülpte mit der Wand verschweißte Kappe abgedeckt wird. Auf dieser Grundlage sind zahlreiche Abwandlungen bekannt, bei denen der Kugelkopf zur leichten Auswechselung als Mutter aufgeschraubt wird, bei denen der Kugelkopf sich in besonderen Untersätzen abstützt und bei denen die Kappe durch eine Verschraubung ersetzt ist u a m. Bei diesen Konstruktionen wird der Bolzenkopf durch den kegeligen Sitz, auf dem er sich abstützt und die große Kraft, die der Bolzen aufzunehmen hat, keilförmig auf den Sitz gezogen. Die bei Bewegung auftretende Reibung ist so groß, daß eine erhebliche Biegungsbeanspruchung auftritt und der Kopf oft so festgeklemmt wird, daß er sich überhaupt nicht bewegt. Ferner müssen bei diesen bekannten Gelenkstehbolzen die Bohrungen in den beiden zu verbindenden Wänden genaeustens fluchten, weil andernfalls der Bolzen von vornherein verbogen wird. Außerdem brauchen Gelenkstehbolzen mit besonderem Untersatzgehäuse sehr viel Bauhöhe und schließen durch hohes Gewicht die Anwendung in vielen Fällen aus.In the case of steel locomotive fire sockets, in the area of the wall parts that expand particularly strongly under the heating and thus subject the stud bolts to particularly strong bending, the frequent breakage of the bolts caused by this can be reduced by articulated anchoring of the stud bolts in the wall. Such so-called joint studs are known and widely used construction elements. The simplest form is the stud bolt with a forged ball head, which is placed in a hole in the wall milled to match the surface of the ball and is covered by a cap that is slipped over and welded to the wall. On this basis, numerous modifications are known in which the ball head is screwed on as a nut for easy replacement, in which the ball head is supported in special bases and in which the cap is replaced by a screw connection, among other things tapered seat on which it rests and the great force that the bolt has to absorb is drawn onto the seat in a wedge shape. The friction involved in movement is so great that there is significant bending stress and the head is often so clamped that it does not move at all. Furthermore, with these known joint studs, the bores in the two walls to be connected must be precisely aligned, because otherwise the bolt will be bent from the outset. In addition, pivot studs with a special base housing require a great deal of height and, due to their high weight, exclude their use in many cases.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß der am Bolzenschaft angeschmiedete oder angeschweißte Bolzenkopf mit seiner Unterseite auf einen beiderseits mit zwei um 90° versetzten gewölbten Stützflächen versehenen Ausgleichring, der sich unmittelbar auf der Kesselwand abstützt, aufliegt und durch eine auf der Kesselwand aufgeschweißte Abdeckkappe abgedeckt ist.According to the invention it is now provided that the bolt head forged or welded to the bolt shank rests with its underside on a compensation ring provided on both sides with two curved support surfaces offset by 90 °, which is supported directly on the boiler wall, and is covered by a cap welded onto the boiler wall.

Die Erfindung wird in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. In Abb. I sind l und 2 die durch den Gelenkbolzen 3 miteinander zu verankernden Wände. Der Bolzen 3 ist in der Feuerbuchswand 2 wie üblich fest verankert z.B. durch Schweißung. Der auf der Gegenseite angeschmiedete Kopf 4 des Bolzenschaftes 3 stützt sich mit seiner ebenen Unterseite auf den Ausgleichring 5 und dieser unmittelbar auf derThe invention is illustrated in several exemplary embodiments. In Fig. I, 1 and 2 are the walls to be anchored to one another by the hinge pin 3. The bolt 3 is firmly anchored in the fire box wall 2 as usual, e.g. by welding. The forged on the opposite side head 4 of the bolt shank 3 is supported with its flat underside on the compensation ring 5 and this directly on the

Kesselwand 1 ab. Der Ring 5 ist beiderseits wellenförmig so geformt, daß gewölbte Stützflächen bzw Sättel entstehen, die um 90° gegeneinander versetzt liegen. Damit entsteht ein Kreuzgelenk, mit einem Kleinstmaß an Reibung. Bei paralleler oder geneigter Verschiebung der Wände 1 und 2 gegeneinander kann sich dementsprechend der Gelenkkopf vollkommen frei einstellen, wie in der Abb II. in der 8 das Maß der Verschiebung der Wände parallel zueinander ist, dargestellt ist.Boiler wall 1. The ring 5 is shaped like a wave on both sides so that arched support surfaces or saddles are formed which are offset from one another by 90 °. This creates a universal joint with a very small amount of friction. In the case of parallel or inclined displacement of the walls 1 and 2 relative to one another, the joint head can accordingly adjust completely freely, as is shown in Fig. II in FIG. 8, the extent of the displacement of the walls parallel to one another.

Da der Ausgleichring 5 sich auf der Wand 1 mit seinem Sattel 7 abrollt, bewegt sich der Bolzenkopf nahezu reibungsfrei. Ein weiterer Vorteil der Bauart ist die Unabhängigkeit der beiden Wandbohrungen 9 und 10 voneinander, so daß besonders beim Erneuern abgängiger Bolzen in Kesseln, bei denen im Laufe der Zeit durch den Betrieb bleibende Verschiebungen der Wände 1 und 2 gegeneinander eingetreten ist, ohne Nacharbeit an den Bohrungen und ohne Verspannen neue Bolzen eingebaut werden können. Bei unter einem Winkel zueinander liegenden Wänden, wie es bei Lokomotivkesseln an verschiedenen Übergängen notwendig ist, sind bei kleinen Neigungen überhaupt keine Maßnahmen notwendig. Bei größeren Winkeln wird die Stützebene durch eine auf die Wand einmalig aufzuschweißende Unterlage 11 ausgerichtet. Vgl. Abb. III, strichdoppelpunktierte Darstellung.Since the compensation ring 5 rolls on the wall 1 with its saddle 7, the bolt head moves almost without friction. Another advantage of the design is the independence of the two wall bores 9 and 10 from each other, so that especially when replacing missing bolts in boilers, in which permanent displacements of the walls 1 and 2 against each other has occurred over time due to operation, without reworking the Bores and new bolts can be installed without tensioning. In the case of walls that are at an angle to one another, as is necessary with locomotive boilers at various transitions, no measures at all are necessary for small slopes. In the case of larger angles, the support plane is aligned by a support 11 that is welded once onto the wall. See Fig. III, double-dashed representation.

Die Ausführung eines Doppelgelenkbolzens ohne jede Verbiegung bei Verschiebung der Wände 1 und 2 gegeneinander zeigt Abb III. Zur Montage wird der zweite Kopf 4 über den eingebrachten Bolzenschaft 3 gesteckt und verschweißt. Die Bolzenköpfe werden durch mit den Wänden 1 und 2 verschweißten Kappen 12 und 13 abgedeckt. Da der Innenraum der feuerseitig liegenden Kappe mit dem Wasserraum des Kessels in Verbindung steht, wird auch die im Feuerraum liegende Kappe 13 gekühlt.The execution of a double hinge pin without any bending when the walls 1 and 2 are shifted against each other is shown in Fig III. For assembly, the second head 4 is pushed over the inserted bolt shank 3 and welded. The bolt heads are covered by caps 12 and 13 welded to the walls 1 and 2. Since the interior of the cap on the fire side is connected to the water space of the boiler, the cap 13 located in the furnace is also cooled.

Der Bruch eines Bolzens ist in bekannter Weise von außen durch Austreten von Wasser bzw Dampf aus der Kontrollbohrung 14 zu erkennen. Das Problem, solche Brüche auch beim Doppelgelenkbolzen erkennen zu können, was bei der bisherigen Ausführung der Kontrollbohrung 14 gemäß Abb III nicht möglich ist, ist erfindungsgemäß in der Ausführung gemäß Abb. IV gelöst.The breakage of a bolt can be recognized in a known manner from the outside by the escape of water or steam from the control bore 14. The problem of being able to detect such breaks in the double hinge pin, which is not possible with the previous design of the control bore 14 according to Fig. III, is solved according to the invention in the design according to Fig. IV.

Durch die durchgehende Längsbohrung 15 des Bolzenschaftes 3 führt ein besonderes Bruchrohr 16, das durch die Abdeckkappen 12 und 13 nach außen geführt ist. Das Rohr ist auf der Kesselwandseite durch eine auf der Abdeckkappe 12 angeschweißte Membran 17 abgedeckt, so daß geringe Längenänderungen durch Dehnung des Bolzens unter der Belastung oder seitliche Parallelverschiebung der beiden gegeneinander verankerten Wände aufgenommen werden. Bricht ein Bolzen, so wird der Abstand der beiden verankerten Wände so viel größer, daß Bruchrohr 16 ebenfalls reißt. Dadurch tritt Wasser bzw. Dampf nach außen und zeigt damit den Bruch des Bolzens an.A special fracture tube 16, which is led through the cover caps 12 and 13 to the outside, leads through the continuous longitudinal bore 15 of the bolt shank 3. The tube is covered on the boiler wall side by a membrane 17 welded to the cover cap 12, so that slight changes in length due to elongation of the bolt under the load or lateral parallel displacement of the two walls anchored to one another are absorbed. If a bolt breaks, the distance between the two anchored walls becomes so much greater that the break tube 16 also tears. This causes water or steam to escape, indicating that the bolt has broken.

Claims

1) Joint studs with compensation ring for anchoring fire box walls in steam boilers, characterized in that the bolt head (4) forged or welded onto the bolt shank (3) has its underside on a compensation ring provided on both sides with two curved support surfaces (6, 7) offset by 90 ° (5), which is supported directly on the boiler wall and is covered by a cover cap (12) welded onto the boiler wall (1).

2) gel stud according to claim 1, characterized in that a welded-on bolt head (4) with a cover cap (12, 13) is provided on both sides of the bolt shank (3).

3) hinge pin according to claim 1 and 2, characterized in that a through a longitudinal bore (15) of the bolt shank (3) guided special fracture tube (7) is arranged, which passed through the bolt heads (4) and caps (12, 13) and is open on the firebox wall side (2) and covered on the boiler wall side (1) by a membrane (17) welded to the cover cap (12).