DE2122296C3 - Aufhängevorrichtung insbesondere für Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Aufhängevorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, wie sie durch die DE-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 wärmeisolierenden Unterlagringen dicht umgeben sind, die direkt auf dem Rohr aufliegen. Diese Unterlagringe bilden Manschetten, die verhindern, daß sich der Verbindungsstab zu Mark erwärmt nnd si« h dann aufgrund einer solchen Ii wärmung dehnt und den Kniehebel verschwenkt. Du 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 zusammenzieht, in S erheblichem Maße verfälscht. Eine derartige Isolierung verhindert aber auch, daß die Rohrklemmen die Dehnungsbewegung des Rohres mitmachen, da das Isoliermaterial fließt, was bedeutet, daß zwischen der Rohrklemmenoberfläche und der Rohroberfläche eine materialbedingte 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 Rohroberfläche eine Relativbewegung ausführt, damit verhindert wird, daß sich der Verbindungsstab verbiegt. Ferner tritt 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 Prozeßfiüssigkeiten in der chemischen Industrie in großem Umfang verwendet werden. Um die bekannte Vorrichtung für derartigen Schwerlastbetrieb 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 \ erwendet 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 beherrscht 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 Aufgaben'.ösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht sind.

''5 Is ist zwar durch die US-PS 30 3 J 506 eine Aufhängevorrichtung bekanntgeworden, bei der L.ne Rohrleitung in Abhängigkeit von ihrem Gewicht an einer bestimmten Stt.-lle aufwärts und abwärts bewegt

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

Bei der erfindungsgemäßen Aufhängevorrichtung wird mit Hilfe zweier auf der Rohroberfläche angeschweißter Pratzen, zwischen denen ein Zugstab gespannt ist, die zwischen diesen unter Umständen sehr weit auseinanderliegenden Festpunkten erfolgende Rohrlängenänderung durch Dehnung oder Kontraktion auf ein Schaltgestänge übertragen, das genauestens in Abhängigkeit von der Größe der Rohi längung mit Koniaktgebern 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 Spindeltrieb 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 Zugstab 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 neinander aufweisenden Punkten stattfinden, genauestens und reproduzierbar auf die Aufhängevorrichtung übertragen werden, d'w dann aufgrund des Getriebeeingriffs ein Absenken oder Anheben der Rohrleitung in einer Weise bewirkt, die wiederum genaueuens vorher berechenbar ist u.id unabhängig von Belastungsänderungen und anderen äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Erwärmuni d"s 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 erfindungsgemäßen 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 dargesteili ist. erläutert.

Die aus der Fig. 1 ersichtliche Rohrleitung 1 ist von einem wärmeisolicrcnden 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 540"C und höheren Drücken als 105 at nicht ungewöhnlich. Solche Leitungssysteme erfordern eine entsprechende Abstülzung bzw. Aufhängung und einen Ausgleich für die Bewegungen beim normalen Ausdehnen und Zusammenziehen der Rohrleitung 1.

Die Aufhängevorrichtung enthält einen Hailer 3, der bei 4 an der Rohrleitung 1 angeschweißt ist. Der Halter 3 hat eine nach oben ragende Pratze 5. Ein zweiter Halter 6 ist bei 7 an der Rohrleitung 1 ebenfalls angeschweißt. Beide .Schweißstellen sind mit Abstand getrennt. Der Halter b hut ebenfalls eine nach oben ratende Pratze 8. I in Gehäuse 4 ist mit seiner Rückwand 10 durch Schrauben 11 an der Pral/e 8 befestigt. Das Gehäuse 9 weist Scitcnv» ande und eine Vorderwand auf (nicht dargestellt) und tragt oben einen rohrförmigen Aufsatz von dem ein Teil mit 12 bezeichnet ist.

Die Aufhängeeinrichtung weist ferner ein Betätigungselement aus einem starren Teil 13 und einem Lenker 14 auf. Der starre Teil 13 bildet einen Zugstab 15, der an einem Ende mit einem Gabelstück 16 und am anderen Ende mit Gewinde 17 versehen ist. Das Gabelstück 16 ist mit dem oberen Ende der Pratze 5 durch einen Zapfen 18 gelenkig verbunden. Zu dem

ίο Zugstab 15 gehört ein Stab 19, der an einem Ende mit einem Gabelstück 20 und am anderen Ende 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 Enden der Stäbe 15, 19 aufgeschraubt und dient zum Einstellen der Gesamtlänge des starren Teils 13 bei der Montage der Aufhängeeinrichtung. Der Lenker 14 ist an seinem unteren Ende mit der Pratze 8 durch einen Zapfen 24 gelenkig verbunden und mit seinem oberen 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 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 Schrauben 31 befestigt ist. Die Antriebswelle 32 des Elektromotors 30 trägt ein Antriebszahnrad 33. Zur elektrischen Anlage gehören ferner eine Anzahl Schaltkontakte Ci bis Cg. die in gleichem Abstand kreisbogenförmig angeordnet sind. Jeder Schaltkontakt ist mit dem Elektromotor 30 verbunden und kommt in Abhängigkeit von der

3s 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 Schaltkontakten 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 Motor 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 Schalthebel 27 mit einem Schaltkontakt zusammenwirkt. Die Antriebswelle 32 läuft in der einen Drehrichtung, wenn der Schalthebel 27 im Uhrzeigersinn 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 Tragstück 39 ist ein Drucklager 40 eingebaut. Die Spindel 35 wirkt mit einer Mutter 41 zusammen und bildet mit dieser in bekannter Weise ein Schraubengetriebe.

An den Seiten der Mutter 41 sind ein Paar einander

Os gegenüberliegende, nach außen ragende Bogenstücke 42 befestigt. Hin Gehäusekupplungsstück 43 ist zwischen den oberen Enden der Bogenstücke 42 eingeschweißt. Der rohrförmigc Aufsatz des Gehäuses 9 ist mit einem

Paar Schallern 44 und 45 versehen, die mit dem Elektromotor 30 verbunden sind. Die Bogenstücke 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 Sehließlage zu bringen, was von der jeweiligen Lage dieses Stiftes 47 abhängt. Die Mutter 41 die Bogenstücke 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 Anschlußelement 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 Gehäusekupplungsstück 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 tier 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 21 °C. Bei Inbetriebnahme der Rohrleitung 1 wird Dampf einer Krafiwerksanlag durch die Rohrleitung 1 geleitet, wodurch ihr Temperatur allmählich bis auf beispielsweise 580° ansteigt. Als Folge des Temperaturanstiegs dehnt sie die Rohrleitung I allmählich ims, sie wird langer, im ihre Lage verändert sich. Das Längen des Teils de Rohrleitung 1 zwischen den Haltern 3 und 6 infolge de Temperaturanstiegs bevv irkl. daß sich der starre Teil 1 in der Zeichnung nach rechts bewegt und der Lenker 1

ίο sowie ik'i" Schalthebel 27 um die Zapfen 24 bzw. 28 ir Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Dadurch komm der Schalthebel 27 aufeinanderfolgend mit den Schalt kontakten C ι bis C* in und außer Berührung. Bei jeden Kontaktschluß wird der Elektromotor 30 eingeschalte wobei seine Antriebswelle 32 eine bestimmte Anzah Umdrehungen ausführt. Dies hat zur Folge, daß sich di Mutter 41 und damit auch die Rohrleitung ί durch ui getriebliche Verbindung von Zahnrad 34. Spindel 3! Anschlußelcment 50 und die zugehörigen weiteren Teil nach unten bewegl. Die dargestellte Konstruklio bewirkt das Absenken der Rohrleitung 1 durc Zunahme ihres Abstands vom stationären Träger 5 entsprechend der Längenvergrößerung der Rohrleitun 1 zwischen den Haltern 3 und 6, jedoch in vergrößerten Ausmaß. Die Teile der Aufhängevorrichtung sind s ausgebildet und angeordnet, daß die Rohrleitung 1 ur das berechnete bzw. talsächliche Abstandsmaß beweg wird, um das sie sich normalerweise bewegen würdi wenn die Temperatur vom kalten Zustand auf de warmen Zustand ansteigt.

Wenn die Kraftwerksanlage stillgesetzt wird, fällt di Temperatur der Rohrleitung 1 von 580°C auf di Umgebungstemperatur von 21' C, und die Rohrleitung zieht sich zusammen. Dieses Zusammenziehen hat zu Folge, daß sich die Wirkungsweise der Aufhängevoi 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 (3)

Patentansprüche:

1. Aufhängevorrichtung, insbesondere für Rohrleitungen, zur Kompensierung von durch Temperaturänderungen 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 Aufhängepunkt verbunden ist, und das andere mit einem anderen Zugstab über eine Getriebe-Übertragung mit dem Aufhängepunkt in kraftübertragender Verbindung steht, wobei die beiden AnschluBeiemente auf die Rohrleitung aufgeschweißte Pratzen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugstab (15) mit einem Ende (18) mit einer dieser Pratzen (5) in Gelenkverbindung steht und an seinem anderen Ende mi' einer Kontakthebelanordnung (14, 25, 26, 27, 29) gelenkig verbunden ist, durch die in Abhängigkeit von dem Dehnungszustand des Rohres (1) in Reihe angeordnete Kontakte Ci — Cb zur Einschaltung eines Motors (30) schließbar sind, der in einem Gehäuse (9) fest angeordnet ist und ein Anstriebszahnrad (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) hindurchgeschraubt is:, 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 !,dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthebelanordnung einen Lenker (14) au'weist, 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.