DE68910092T2

DE68910092T2 - Vorrichtung zum Abstützen an einem ortsfesten Gerüst einer an einem vertikal verschiebbaren Element überhängend verbundenen Masse.

Info

Publication number: DE68910092T2
Application number: DE89403402T
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Marsault
Original assignee: Stein Industrie SA
Current assignee: Stein Industrie SA
Priority date: 1988-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2009-12-09
Also published as: EP0373073A1; FR2640356B1; FR2640356A1; ATE96214T1; EP0373073B1; US4972806A; DE68910092D1; ES2045516T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Element, das unter der Wirkung thermischer Ausdehnungen oder Kontraktionen beweglich ist, und mit einem feststehenden Tragwerk, das eine freitragend mit dem beweglichen Element verbundene Masse trägt, wobei die Masse von einer Stützvorrichtung getragen wird.
Anordnungen dieser Art werden insbesondere bei Dampfkesseln oder Dampferzeugern verwendet, bei denen häufig das Problem der Aufhängung von Massen, wie etwa von Sammlern, an den Brennkammerwänden auftritt, deren Rohre für den Umlauf des zu verdampfenden Wassers starken Ausdehnungen und Kontraktionen in Abhängigkeit von der Temperatur des Fluids ausgesetzt sind, das in den Rohren zirkuliert. Die Sammler sind relativ zu der aus den Rohren bestehenden Wand freitragend angeordnet und müssen zwangsläufig den Verschiebungen der Wand folgen, ohne auf sie Kräfte zu übertragen, die die Wand verformen könnten.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Sammler dieser Art an Stützen mit Federn aufzuhängen, die den Zweck haben, einen Teil des Gewichtes der freitragenden Masse aufzunehmen, zugleich aber den Verschiebungen der Masse ohne zu große Änderungen der an ihnen wirkenden Kräfte zu folgen. Diese Federn wirken jedoch nur wie Gegengewichte und steuern die senkrechte Position der Masse nur auf Kosten schädlicher, auf die Wände der Brennkammer wirkenden Kräfte, die umso stärker sind, je weniger die von den Federn aufzubringende Kraft konstant ist, da sie von Kräften veränderlicher Größe abhängt, die von den Verbindungsrohrleitungen auf die Sammler ausgeübt werden. Darüber hinaus verharren die Sammler relativ zur Wand der Brennkammer nicht völlig in ortsfester Lage.
Es ist weiter vorgeschlagen worden, die Sammler durch senkrechte Tragrohre zu stützen, die von einem Fluid durchströmt werden, das ihnen eine Wärmedehnung erteilt, die derjenigen der Wand des Dampferzeugers entspricht. Die Sammler nehmen dann relativ zur Wand der Brennkammer eine unveränderliche Lage ein. Vorrichtungen dieser Art sind jedoch komplex und teuer und ihre Wirkung ist störanfällig, entweder aufgrund einer Verzögerung der Wärmedehnungen der senkrechten Tragrohre relativ zur Dehnung der Wand der Brennkammer oder aufgrund einer unvollkommenen Strömung des Fluids in den Tragrohren. Daher besteht keine Gleichheit der Wärmedehnungen der senkrechten Tragrohre und der Wand der Brennkammer mehr, so daß in der Brennkammerwand nicht tolerierbare Spannungen auftreten können.
Schließlich ist im Dokument FR-A-2269023 vorgeschlagen worden, das Gewicht der Sammler oder der Brenner der Brennkammern freitragend durch Hebelsysteme aufzunehmen, deren mit einem ortsfesten Tragwerk verbundene Schwenkachsen so angeordnet sind, daß Verschiebungen des Abstützpunktes des Sammlers oder des Brenners Verschiebungen des Aufhängungspunktes der Wand der Brennkammer gleichen. Die Hebel dieser Systeme werden aber auf Biegung beansprucht, und die Summierung ihrer Verformungen durch Biegung beeinträchtigt die Steifigkeit der Gesamtstruktur, es sei denn, daß die Hebel überdimensioniert werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, die eine freitragende, starre Abstützung solcher freitragend gehaltenen Massen bewirkt, deren Verschiebungen exakter den Verschiebungen des senkrechten beweglichen Elements folgen und die keinen Biegebeanspruchungen, sondern nur Zug- oder Druckbeanspruchungen ausgesetzt sind.
Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung einen ersten Arm, der an einem Punkt des senkrecht beweglichen Elementes schwenkbar gelagert ist, einen zweiten Arm, der einerseits am Ende des ersten Armes auf seiten der Masse, die gleitend auf dem Gelenk des ersten Armes und dem senkrecht beweglichen Element sitzt, und der andererseits am feststehenden Tragwerk gelenkig gelagert ist, und einen dritten Arm aufweist, der einerseits am Ende des ersten Armes auf seiten des senkrecht beweglichen Elements, andererseits am feststehenden Tragwerk in einem Punkt schwenkbar gelagert ist, der sich auf einem gegenüber dem Gelenkpunkt des zweiten schwenkbaren Armes unterschiedlichen Niveau befindet.
Die Anordnung weist darüber hinaus vorzugsweise das eine oder andere der nachfolgenden Merkmale auf:
- Der erste und der zweite Arm der Stützvorrichtung sind schwenkbar gelagert, mit der Möglichkeit des waagrechten Gleitens auf einem ebenen Träger, der mit der Masse verbunden ist, während ihr erster und ihr dritter Arm schwenkbar auf dem senkrecht beweglichen Element gelagert sind, mit der Möglichkeit des waagrechten Gleitens, und ihr zweiter und ihr dritter Arm schwenkbar am feststehenden Tragwerk gelagert sind, jedoch ohne Gleitmöglichkeit.
- Der Gelenkpunkt des zweiten Armes der Stützvorrichtung am feststehenden Tragwerk befindet sich auf einem tiefer liegenden Niveau als demjenigen ihres Gelenkpunktes am ersten Arm.
- Der Gelenkpunkt des ersten und des zweiten Armes der Stützvorrichtung an der Masse ist mit einem Aufhängeorgan dieser Masse verbunden, das sich oberhalb derselben und unterhalb der Gelenkpunkte ihres dritten Armes mit ihrem ersten Arm und mit dem feststehenden Tragwerk befindet.
Die Vorrichtung kann weiter bei jeder ihrer Varianten einen Halter der Masse aufweisen, der auf die Masse eine konstante, nach oben gerichtete Zugkraft ausübt.
Nachfolgend werden, beispielshalber und unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnung, Anordnungen gemäß der Erfindung mit einer Vorrichtung zur Abstützung an einem feststehenden Tragwerk für einen Dampfsammler beschrieben, der freitragend an dem durch die Umlaufrohrleitungen für das zu verdampfende Wasser entlang der Wände der Brennkammer eines Dampfkessels oder eines Dampferzeugers angebrachten Wand befestigt ist.
Fig. 1 stellt schematisch in Seitenansicht eine Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform dar, bei der der zweite und der dritte Arm im wesentlichen waagrecht verlaufen und, mit der Möglichkeit des Gleitens, wie der erste Arm am Träger des Sammlers und an der durch die Verdampfungsrohre und ihre Verbindungsrippen gebildete Wand befestigt sind.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform in der Seitenansicht, bei der der zweite Arm einen großen Winkel mit der Waagrechten bildet, derart, daß die senkrechte Verschiebung des Gelenkpunktes am Träger des Sammlers derjenigen des Gelenkpunktes an der durch die Verdampfungsrohre gebildeten Wand proportional ist und nicht mehr der letzteren entspricht. Ein konstanter Träger des Sammlers ist weiter durch ein Halteelement mit einem ortsfesten Tragwerk oberhalb des Sammlers verbunden.
Fig. 3 zeigt in der Seitenansicht eine Anordnung gemäß einer dritten Ausführungsform, bei der der Sammler an einem Gelenkpunkt aufgehängt ist und sich nicht oberhalb desselben befindet.
Gemäß Fig. 1 ist der Dampfsammler 1 bezüglich einer Wand 2 bestehend aus Rohren 2A und Verbindungsrippen 2B einer Kesselbrennkammer befestigt, derart, daß seine Verbindungsrohre 3 zu den Überhitzerrohren 4 nicht den Kräften aufgrund von unterschiedlichen Dehnungen des Sammlers und der Wand ausgesetzt sind.
Der Sammler ist auf einem Querträger 5 montiert, der schwenkbar um den Punkt A der Wand 2 gelagert ist. Ein zweiter Abstützpunkt des Querträgers besteht aus dem Gelenk B an seinem anderen Ende, auf dem er gleitend abgestützt ist.
Das Gelenk B gehört zu einem System, das aus den gelenkig gelagerten Armen 6, 7 und 8 besteht. Die Arme 7 und 8 sind, mit der Möglichkeit des Schwenkens und Gleitens, mit Punkt C verbunden, der unterhalb des Punktes A fest an der Wand 2 angeordnet ist. Die Arme 6 und 8 sind schwenkbar an den Punkten E bzw. D des senkrechten feststehenden Tragwerkes 9 angeschlossen.
Wenn sich die Wand 2 aufgrund ihrer Erwärmung zu dehnen beginnt, senkt sich Punkt C nach C' und Punkt B nach B', wobei der Abstand B'C' durch den Arm 7 gleich dem Abstand BC gehalten wird. Die senkrechte Projektion des Segmentes BB' entspricht nahezu ganz derjenigen des Segmentes CC'. Sie kann ihr sogar genau entsprechen, wenn das Gelenkviereck BCDE ein Parallelogramm ist, was man dadurch erreichen kann, daß das Segment DE parallel zu CB angeordnet wird, wobei der Punkt D dann nicht mehr senkrecht unter dem Punkt E liegt.
Fig. 2 zeigt eine Stützvorrichtung, bei der der Arm 6 relativ zur Waagrechten um einen Winkel α geneigt ist. Die anderen Arme bleiben im Vergleich zu Fig. 1 unverändert, derart, daß die senkrechte Verschiebung des Punktes B, die zwangsläufig einen Kreis mit dem Radius BE beschreiben muß, im wesentlichen proportional zur Verschiebung des Punkts C und kleiner als diejenige des Punktes C ist, also nicht mehr derjenigen des Punktes C entspricht. Dadurch kann der Tatsache Rechnung getragen werden, daß während der Wärmedehnungen der Punkt C der Wand im allgemeinen weiter als der Punkt A nach unten geht. Weiter ist das Ende des Querträgers 5 an einem konstanten Tragelement mit Federn 11 befestigt, wodurch es möglich wird, das System der Arme nur zum Abstützen eines Teils der Gesamtlast auszulegen und damit die senkrechte Belastung zu verringern, die auf die durch die Verdampfungsrohre gebildete Wand 2 übertragen wird.
Gemäß Fig. 3 ist der Sammler 1 nicht mehr auf einem Querträger gelagert, sondern er ist durch ein Aufhängeorgan 10 am Gelenkpunkt B aufgehängt.
Dabei bildet der Arm CD einen Winkel α mit der Waagrechten, derart, daß die senkrechte Verschiebung des Punktes B im wesentlichen noch proportional zum und größer als diejenige des Punktes C ist.
Es sei bemerkt, daß bei allen beschriebenen Varianten die Schwenkarme keinerlei Biegebeanspruchungen, sondern nur Zug- und Druckbeanspruchungen ausgesetzt sind, wodurch es möglich ist, ihnen Querschnitte zu geben, die wesentlich kleiner als diejenigen der Arme bekannter Vorrichtungen sind, die auf Biegung beansprucht werden.
Die Erfindung findet insbesondere bei der Aufhängung eines Sammlers an der Wand der Brennkammer eines Dampfkessels oder eines Dampferzeugers Anwendung. Sie kann aber auch bei der Aufhängung andere Apparate, wie etwa von Brennern, angewandt werden.

Claims

Anordnung mit einem Element, das unter der Wirkung thermischer Ausdehnungen oder Kontraktionen senkrecht beweglich ist, und mit einem feststehenden Tragwerk (9), das eine freitragend mit dem beweglichen Element verbundene Masse (1) trägt, wobei die Masse von einer Stützvorrichtung getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung einen ersten Arm (7), der an einem Punkt (C) des senkrecht beweglichen Elementes schwenkbar gelagert ist, einen zweiten Arm (6), der einerseits am Ende (B) des ersten Armes auf seiten der Masse, die gleitend auf dem Gelenk des ersten Armes und dem senkrecht beweglichen Element sitzt, und der andererseits am feststehenden Tragwerk gelenkig gelagert ist, und einen dritten Arm (8) aufweist, der einerseits am Ende des ersten Armes auf seiten des senkrecht beweglichen Elements, andererseits am feststehenden Tragwerk (9) in einem Punkt (D) schwenkbar gelagert ist, der sich auf einem gegenüber dem Gelenkpunkt (E) des zweiten schwenkbaren Armes unterschiedlichen Niveau befindet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arm (7) der Stützvorrichtung schwenkbar, mit der Möglichkeit des waagrechten Gleitens, auf einem ebenen Träger (5) gelagert ist, der mit der Masse (1) verbunden ist, daß ihr erster und ihr dritter Arm (7, 8) schwenkbar an dem senkrecht beweglichen Element (2) gelagert sind, mit der Möglichkeit des waagrechten Gleitens, und daß ihr zweiter und dritter Arm (6, 8) schwenkbar am feststehenden Tragwerk gelagert sind, jedoch ohne Gleitmöglichkeit.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gelenkpunkt (E) des zweiten Armes der Stützvorrichtung am feststehenden Tragwerk auf einem tiefer liegenden Niveau als demjenigen ihres Gelenkpunktes (B) am ersten Arm befindet.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkpunkt (B) des ersten und des zweiten Armes der Stützvorrichtung an der Masse mit einem Aufhängeorgan (10) dieser Masse, das sich oberhalb derselben und unterhalb der Gelenkpunkte (C, D) ihres dritten Armes (8) mit ihrem ersten Arm (7) und mit dem feststehenden Tragwerk (9) befindet.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Stützvorrichtung weiter einen Halter (11) mit Federn für die Masse aufweist, der auf die Masse eine konstante, nach oben gerichtete Zugkraft ausübt.