DE2122296B2

DE2122296B2 - Aufhaengevorrichtung insbesondere fuer rohrleitungen

Info

Publication number: DE2122296B2
Application number: DE19712122296
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Suozzo, Leonard S, Hackensack, N.J. (V.St.A.)
Priority date: 1970-08-17
Filing date: 1971-05-05
Publication date: 1977-10-27
Also published as: GB1273967A; DE2122296A1; DE2122296C3; FR2101385A5; JPS5313809B1; US3695564A; CA939656A

Description

Die Erfindung geht aus von einer Aufhängevorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, wie sie durch die DT-OS 19 59 878 nach dem Prioritätstag bekanntgeworden ist.

Bei einer weiteren bekannten Aufhängevorrichtung der genannten Art (US-PS 29 05 415) sind Rohrklemmen vorgesehen, die jedoch offensichtlich nicht so fest mit der Rohrleitung verbunden sind, daß sie über einen Verbindungsstab sowohl Dehnungs- als auch Kontraktionskräfte über einen Kniehebel übertragen, um diesen zu verschwenken und über einen Federteller einen senkrechten Zugstab zu betätigen, da die Rohrklemmen von wärnieisolierenden Unterlagringen dicht umgeben sind, die direkt auf dem Rohr aufliegen. Diese Unterlagringe bilden Manschetten, die verhindern, daß sich der Verbindungsstab zu stark erwärmt und sich dann aufgrund einer solchen Erwärmung dehnt und den Kniehebel verschwenkt. Da der Verbindungsstab zudem einen anderen Wärmedehnungkoeffizienten aufweist als das Rohr selbst, würde, falls keine derartige Isolierung zwischen den Rohrklemmen und der Rohroberfläche vorhanden wäre, die Steuerwirkung, die durch den Verbindungsstab ausgeübt werden . soll, wenn sich das Rohr ausdehnt oder zusammenzieh!, in erheblichem Maße verfälscht. Line derartige Isolierung veriiindert aber auch, daß die Rohrklemmen die Dehnungsbewegung des Rohres mitmachen, da das Isoliermaterial fließt, was bedeutet, daß zwischen der Rohrklemmenoberfläche und der Rohroberfiäche eine maierialbedingte Relativbewegung stattfinden muß. Darüberhinaus ist der relativ dünne Verbindungsstab überhaupt nicht in der Lage, ohne seitliches Ausbiegen oder Auslenken Druckkräfte zu übertragen, falls sich das Rohr beispielsweise beim Hindurchleiten von unterkühlten Flüssigkeiten gegenüber dem Normalzustand zusammenzieht, sich also verkürzt. In diesem Fall ist es notwendig, daß zumindest die eine Rohrklemme gegenüber der Rohroberfiäche eine Relativbewegung ausführt, damit verhindert wird, daß sich der Verbindungsstab verbiegi. Ferner !ritt zu diesen mechanischen und konstruktiven Mangeln der bekannten Aufhängevorrichtung auch noch der, daß diese Vorrichtung nicht für einen Schwerlastbetrieb geeignet ist, d.h. für großvolumige Rohrleitungen, wie sie beispielsweise zur Förderung von Erdöl oder Prozeßflüssigkeiten in der chemischen Industrie in großem Umfang verwendet werden. Um die bekannte Vorrichtung für derartigen Schwerölbetrieb geeignet zu machen, müßte sie grundlegend umgebaut werden, wobei auch die Feder so zu verstärken wäre, daß sie die an ihr hängende Rohrlast tragen kann. Andererseits sind Federn dieser Steifigkeit verhältnismäßig unempfindlich, sprechen also auf Krafteinwirkung erst mit Verzögerung an, so daß die Verbindungsstangen- und Zugarmkonstruktion, wie sie bei der bekannten Vorrichtung zusammen mit den Rohrklemmen verwendet werden, für einen Schwerlastbetrieb der genannten Art völlig ungeeignet ist, und zwar auch deshalb, weil unempfindliche Federn sich in der Regel nicht mit der Präzision auf den Ausgangszustand, d. h. Ausgangsbelastung, zurückstellen, wie dies erforderlich ist, um die Rohrdehnungen nicht nur durch Absenken der Rohrleitung auszugleichen, sondern auch genau zu messen.

Daraus folgt, daß die bekannte Aufhängevorrichtung von der Konstruktion und der Sicherheit her aber auch in Bezug auf die Genauigkeit der Funktionsweise für Schwerlastbetrieb völlig ungeeignet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Aufhängevorrichtungen der durch die US-PS 29 05 415 bekanntgewordenen Art insoweit zu verbessern, daß bei der Möglichkeit des Einstellens der Lage des zu haltenden Teils des Rohres bei der Kompensation der Längenänderungen durch Temperaturänderungen letzteres in besonders einfacher Weise ohne Veränderung der Halterungskräfte mit einfachen alterungsbeständigen Konstruktionsmitteln und in einstellbarer Weise bei geringen Reibungskräften erreicht wird, wobei mit besonderer Sicherheit besonders schwere Lasten beherrsch' werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei in den Ansprüchen 2—4 noch für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht sind.

Es ist zwar durch die US-PS 30 33 506 eine Aufhängevorrichtung bekanntgeworden, bei der eine Rohrleitung in Abhängigkeit von ihrem Gewicht an einer bestimmten Stelle aufwärts und abwärts bewegt

wird, und zwar mil Hilfe einer über eine Druckmeßdose und einen Elektromotor gesteuerten Arbeitsspindel. Jedoch sind die sonstigen technischen Verhältnisse bei diesem Stand der Technik i7;tn/ anders gelagert wie bei der Erfindung.

Bei der erfindungsgemäßen Aufhängevorrichtung _wjrd mit Hilfe zweier auf der Rohroberfläche angeschweißter Pratzen, /wischen denen ein Zugstab gespannt ist, die zwischen diesen unter i Jmstätden sehr weit auseinanderliegenden l^:eslpunkien erfolgende Rohrlängenänderung durch Dehnung oder Kontraktion auf ein Schaltgestänge übertragen, das genauestens in Abhängigkeit von der Größe der Rohrlänguiig mit Kontaktgeberr in Berührung tritt, und über ein Relais ein Stellmotor- ein und auszuschalten, der einen Spindeltrieb zum Absenken oder Anheben der Rohrleitung betätigt· Dieser Vorschlag hat gegenüber der bloßen mechanischen Kraftübertragung auf Zahnradgetriebe und von dort auf den Spindellrie!: den Vorteil, daß geringere Reibungskräfte innerhalb des Stell- und Nachführungssystems überwunden werden müssen, da die Stellkraft von einem Motor geliefert wird, also nicht von dem Zugslab selbst aufgebracht bzw. übertragen werden muß. Diese Konstruktion stellt sicher, daß Dehnungen auch von schweren und schwersten Rohrleitungen, die zwischen zwei einen an sich beliebigen Abstand voneinander aufweisenden Punkten stattfinden, genauestens und reproduzierbar auf die Aufhängevorrichtung übertragen werden, die dann aufgrund des Getriebeeingriffs ein Absenken oder Anheben der Rohrleitung in einer Weise bewirkt, die wiederum genauestens vorher berechenbar ist und unabhängig von Belastungsänderungen und anderen äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Erwärmung des Übertragungsgetriebes und dgl. arbeiten. Diese Vorrichtung stellt daher einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit von Anlagen dar, die in relativ großvolumigen Rohrleitungen Medien unterschiedlichster Temperatur transportieren, so daß die Rohrleitungen starken Dehnungen unterliegen, die mit Hilfe der erfindungsgemaßen Aufhängevorrichtung jedoch so aufgenommen werden können, daß es nicht zu Leitungsbrüchen kommt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der das Beispiel in Seitenansicht dargestellt ist, erläutert.

Die aus der Fig. 1 ersichtliche Rohrleitung 1 ist von einem wärmeisolierenden Mantel 2 umschlossen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß diese Rohrleitung einen Teil eines Rohrsystems bildet, das in einem mit überhitztem Dampf arbeitenden Kraftwerk benutzt wird. In modernen Kraftwerken sind Leitungen für Dampf mit Temperaturen über 540⁰C und höheren Drücken als 105 at nicht ungewöhnlich. Solche Leitungssysteme erfordern eine entsprechende Abstützung bzw. Aufhängung und einen Ausgleich für die Bewegungen beim normalen Ausdehnen und Zusammenziehen der Rohrleitung 1.

Die Aufhängevorrichtung enthält einen Halter 3, der bei 4 an der Rohrleitung 1 angeschweißt ist. Der Halter 3 hat eine nach oben ragende Pratze 5. Ein /weiter Halter 6 ist bei 7 an der Rohrleitung 1 ebenfalls angeschweißt. Beide Schweißstellen sind mit Abstand getrennt. Der Halter 6 hat ebenfalls eine nach oben ragende Pratze 8. Ein Gehäuse 9 ist mit seiner Rückwand 10 durch Schrauben 11 an der Pratze 8 befestigt. Das Gehäuse 9 weist Seitenwände und eine Vorderwand auf (nicht dargestellt) und trägt oben einen rohrförmigen Aiilsai/ \or dem ein Teil mit 12 bezeichnet ist.

Die Aulhängeeinnchiung weist lerner ein Betätigungselement aus einem starren Teil 13 und einem .1 Lenker !4 auf. Der starre Teil 13 bildet einen Zugslab 15, der an einem linde mit einem Gabelstück Ib und am anderen linde mit Gewinde 17 versehen ist. Das Gabelstück lh ist mit dem oberen Ende der Pratze 5 durch einen Zapfen 18 gelenkig verbunden. Zu dem Zugstab 15 gehört ein Stab 19. der an einem Ende mit einem Gabelstück 20 und am anderen linde mit Gewinde 21 versehen ist. Das Gabelstück 20 ist mit dem Lenker 14 durch einen Zapfen 22 gelenkig verbunden. Ein Spannschloß 23 ist auf die mit Gewinde versehenen

is Enden der Stäbe 15, 19 aufgeschraubt und dient /um Einstellen der Gesamtlänge des starren Teils 13 bei der Montage der Aufhängeeinrichtung. Der Lenker 14 ist ;:n seinem unteren linde mit der Prai/e 8 dii.ch einen Zaplen 24 gelenkig verbunden und mit seinen oberen

2ü Ende mittels eines Zapfens 36 an einem Lenker 25 angelenkt.

An der Rückwand 10 des Gehäuses 9 ist ein Schalthebel 27 bei 28 schwenkbar gelagert. Zwischen den Enden dieses Schalthebels ist das andere Ende des

j5 Lenkers 25 mittels eines Zapfens 29 angelenkt. Der Schalthebel 27 ist ein Teil einer elektrischen Anlage, die einen umsteuerbaren Elektromotor 30 enthält, der an der Rückwand 10 des Gehäuses 9 durch Sehrauben 31 befestigt ist. Die Antriebswelle 32 des Elektromotors 30 trägt ein Antriebs/.ahnrad ii. Zur elektrischen Anlage gehören ferner eine Anzahl Schallkontakte C₁ bis (\, die in gleichem Abstand kreisbogenförmig angeordnet sind. Jeder Sehaltkontakt ist mit dem Elektromotor 30 verbunden und kommt in Abhängigkeit von der

;i5 Winkelstellung des Schalthebels 27 nacheinander mit den Schaltkontakten in elektrische Berührung. Wenn sich die Teile in der dargestellten Stellung befinden, ist der Schalthebel 27 mit allen Schallkontakten außer Kontakt und befindet sich in einer Stellung links vom Schaltkontakt C\. Der Elektromotor 30 ist also abgeschaltet. Wenn der Schalthebel 27 mit einem der Schaltkontakte in Kontakt kommt, wird der Moior eingeschaltet. Die Ausführung der elektrischen Anlage ist so getroffen, daß nach dem Anlassen des Elektromotors 30 seine Antriebswelle 32 jeweils eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen ausführt, wenn der Schallhebel 27 mit einem Schaltkomakt zusammenwirkt. Die Antriebswelle 32 läuft in der einen Drehrichtung, wenn der Schallhebel 27 im Uhrzeiger-

5' sinn verschwenkt wird, und in umgekehrter Drehrichtung, wenn der Schalthebel 27 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wird.

Das Antriebszahnrad 33 kämmt mit einem Zahnrad 34, das auf einer Spindel 35 sitzt und sich mit dieser dreht. Die Spindel 35 ist drehbar in einem Lager 36 gelagert und erstreckt sich durch eine Wand eines rohrförmigen Rahmens 27, der bei 38 an der Rückwand 10 des Gehäuses 9 angeschweißt ist. Innerhalb des Rahmens 37 sitzt ein Tragstück 39. Zwischen dem unteren Ende der Spindel 35 und dem Tragslück 39 ist ein Drucklager 40 eingebaut. Die Spindel 35 wirkt mit einer Müller 41 zusammen und bildet mit dieser in bekannter Weise ein Schraubengetriebe.

An den Seiten der Mutter 41 sind ein Paar einander

6s gegenüberliegende, nach außen ragende Bogenstücke 42 befestigt. Ein Gehäusekupplungsstück 43 ist zwischen den oberen Enden der Bogenstücke 42 eingeschweißt. Der rohrförmige Aufsatz des Gehäuses 9 ist mit einem

Paar Schaltern 44 und 45 versehen, die mit dem Elektromotor 30 verbunden sind. Die Bogcnstiickc 42 tragen ein Paar einander gegenüberliegende seitliche Stifte 46 und 47 die in entsprechende senkrechte Schlitze im Teil 12 des rohrförmigen Aufsatzes eingreifen. Diese Stifte 46, 47 haben den Zweck, die senkrechte Bewegung der Rohrleitung 1 anzuzeigen und verhindern ferner ein Drehen der Mutter 41 in bezug auf die Spindel 35, während sie die Bewegung der Mutter 41 in Längsrichtung der Spindel 35 zulassen. Außerdem dient der Stift 47 noch dazu, die Schalter 44 und 45 in die Schließtage zu bringen, was von der jeweiligen Lage dieses Stiftes 47 abhängt. Die Mutter 41 die Bogcnstiickc 42 und das Gehäusekupplungsstück 43 bilden zusammen eine Art »Käfig«. Eine teleskopische Hülle 48 ist an der Mutter 41 zum Schutz des oberen Teils der Spindel 35 befestigt.

Die Aufhängevorrichtung weist ferner ein Anschlußelcment 50 auf. das aus ein Paar mit Gewinde versehenen Stäben 51, 52 besteht, die durch ein Spannschloß 53 verbunden sind, um die Gesamtlänge der Stäbe 51, 52 bei der Montage der Aufhängevorrichtung einstellen zu können. Der Zugstab 51 ist mittels eines Zapfens 54 gelenkig mit einem Aufhängepunktstück 55 verbunden, das an einem oberhalb der Rohrleitung 1 befindlichen Träger 56 durch Schrauben 57 befestigt ist. Der Stab 52 geht durch eine Gewindebohrung in dem Gchäusekupplungsstück und ist bei 58 angeschweißt.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Aufhängevorrichtung sei angenommen, daß sich die Teile in der in der Zeichnung dargestellten Lage befinden, wobei sich also der Schalthebel 27 links vom Schaltkontakt Ci befindet und der Elektromotor 30 stillsteht. Es ist ersichtlich, daß die Rohrleitung 1 direkt von der Aufhängevorrichtung getragen wird. Es sei ferner angenommen, daß sich die Rohrleitung 1 zunächst im kalten Zustand befindet, d. h. die Temperatur der Rohrleitung ist gleich der Temperatur der umgebenden Atmosphäre, beispielsweise 2I°C. Bei Inbetriebnahme der Rohrleitung 1 wird Dampf einer Kraftwerksanlagc durch die Rohrleitung 1 geleitet, wodurch ihre Temperatur allmählich bis auf beispielsweise 580°C ansteigt. Als Folge des Temperaturanstiegs dehnt sich

s die Rohrleitung 1 allmählich aus. sie wird länger, und ihre Lage verändert sich. Das Längen des Teils der Rohrleitung I zwischen den Haltern 3 und 6 infolge des Temperaturanstiegs bewirkt, daß sich der starre Teil 13 in der Zeichnung nach rechts bewegt und der Lenker 14

ίο sowie der Schalthebel 27 um die Zapfen 24 bzw. 28 im Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Dadurch kommt der Schalthebel 27 aufeinanderfolgend mit den Schaltkontakten C ι bis Cs in und außer Berührung. Bei jedem Kontaktschluß wird der Elektromotor 30 eingeschaltet, wobei seine Antriebswelle 32 eine bestimmte Anzahl Umdrehungen ausführt. Dies hat zur Folge, daß sich die Mutter 41 und damit auch die Rohrleitung 1 durch die gctricblichc Verbindung von Zahnrad 34, Spindel 35. Anschlußclcment 50 und die zugehörigen weiteren Teile

ίο nach unten bewegt. Die dargestellte Konstruktion bewirkt das Absenken der Rohrleitung 1 durch Zunahme ihres Abstands vom stationären Träger 56 entsprechend der Längenvergrößerung der Rohrleitung 1 zwischen den Haltern 3 und 6, jedoch in vergrößertem Ausmaß. Die Teile der Aufhängevorrichtung sind so ausgebildet und angeordnet, daß die Rohrleitung 1 um das berechnete bzw. tatsächliche Abstandsmaß bewegt wird, um das sie sich normalerweise bewegen würde wenn die Temperatur vom kalten Zustand auf der

•jo warmen Zustand ansteigt.

Wenn die Kraftwcrksanlage stillgesetzt wird, fällt die Temperatur der Rohrleitung 1 von 580"C auf die Umgebungstemperatur von 21^CC. und die Rohrleitung 1 zieht sich zusammen. Dieses Zusammenziehen hat zui Folge, daß sich die Wirkungsweise der Aufhängcvor richtung umkehrt. Die Aufhängevorrichtung bewirk also, daß die Rohrleitung 1 auch während des Abkühlen: immer die berechnete also vorbestimmte Lage ein nimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Aufhängevorrichtung, insbesondere für Rohrleitungen, zur Kompensieriing von durch Temperatur- s änderungen bewirkten Längenänderung der Rohrleitung, mit zwei auf der Rohrleitung mit Abstand getrennt angebrachten Anschlußelementen, von denen mindestens das eine über einen Zugstab mit dem festen Aufhangepunkt verbunden ist, und das andere mit einem anderen Zugstab über eine Getriebe-Übertragung mit dem Aufhängepunkt in kraflübertiagender Verbindung steht, wobei die beiden Anschlußelemente auf die Rohrleitung aufgeschweißte Pratzen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugstab (15) mit einem Ende (18) mii einer dieser Pratzen (5) in Gelenkverbindung steht und an seinem anderen Ende mit einer Kontakthebelanordnung (14, 25, 26, 27, 29) gelenkig verbunden ist, durch die in Abhängigkeit von dem Dehnungszustand des Rohres (1) in Reihe angeordnete Kontakte C] -C₈ zur Einschaltung eines Motors (30) schließbar sind, der in einem Gehäuse (9) fest angeordnet ist und ein Ansiriebszahnrad (33) trägt, das mit einem auf einer Spindel (35) drehfest angebrachten Zahnrad (34) kämmt, die durch eine fest mit dem Gehäuse (9) verbundene Mutter (41) hindurchgesehraubt ist, welche ein Gehäusekupplungsstück (43) trägt, das über den Zugstab (51, 52) mit dem Aufhängepunkt (54, 55) in Gelenkverbindung steht.
2. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (30) in an sich bekannter Weise ein umsteuerbarer Elektromotor ist.
3. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthebelanordnung einen Lenker (14) aufweist, dessen eines Ende mit einer mit der Rohrleitung verschweißten Pratze (8) gelenkig verbunden ist und dessen anderes Ende über einen Zapfen (26) mit einem Lenker (25) gelenkig verbunden ist, an dem ein Schalthebel (27) angelenkt ist, und daß der Zugstab (15) zwischen den Gelenkzapfen (24, 26) des Lenkers (14) an diesem angelenkt ist.