2. MEHRSCHICHTIGE WELLPLATTENKOMPENSATOREN

Die Firma DUTÉP began 1978 mehrschichtige Wellplattenkompensatoren herzustellen (Wärmedehnungsausgleicher), deren Produktion von der DUTERM AG 1990 übernommen und fortgeführt wird. Aufgabe dieser Kompensatoren ist der Wärmedehnungsausgleich eines Rohrabschnittes von einem gegebenen Fiõpunkt aus. Diese modernen Rohrelemente ersetzen die üblichen Wärmedehnungsausgleicher ausgezeichnet, bei diesen aus Rohr gefertigten Ausgleichern (Omegab. „s” Bogen) werden die ungünstigen Eigenschaften der Ausgleichstopfbüchsenkompensatoren eindeutig beseitigt-

Abbild 1.

Querschnitt des Wellkörper

Grundbestandteil des mehrschichitgen Wärmedehnungsausgleicher ist ein rostfreier 18/8 Wellkörper, Chrom-Nickel legiert (Abbild.1.)


DerWellkörper hat abhängig von der Beansprunchung 1 -18 Schichten mit einer Schichstärke zwischen 0, 2 – 0, 5 mm. Für die Aschlüsse wird allgemein Material der Güte A 35, A 38, A 45, A 52 K verwendet. Auf Wunsch wird auch die Vaterialgüte KL III. bzw. KO 33-36 verwendet.

Der Wellkörper hat ein inneres Schutzrohr, zur Verhinderung von Ablagerungen und Turbulenzströmen.

Schutzrohr und Wellkörper sind aus gleichem Material-

Vorteile der mehrschichtigen Kompensatoren gegenüber den üblichen Ausgleichern:

Unsere Kompensatoren lassen sich 4 Grundtypen zuordnen:

Die Kompensatoren werdwn mit innerem Durchmesser von 80 – 1000 mm und folgenden Druckstufen hergestellt: 0,6; 1, 0; 1, 6; 2, 5; 4, 0 MPa )gemäβ ung. Norm MSZ 2873).

2.1 CHARAKTERISTIK DER GRUNDTYPEN

Axialkompensator

Die Kompensatoren des Typs axial können ausschlieβlich Bewegungen in Achsrichtung aufnehmen. Unser Typ ändertdiese Bewegung, max. bis ± 130 mm. Abbild 2 zeigt das Bewengungsverhältnis des Axialkompensatores. Der Axialkompensator kann dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo Leitugen dicht beieinander liegen und es sehr viele Richtungsänderungen, Abzweigungen gibt, die geraden Leitungsabschnitten nur kurz sind.

Abbild 2.

Bewegung des Axialkompensators

Abbild 3.

Axialkompensators in Rohrstutzausführung

Angularkompensator

Im Gegensatz zu denAxialkompensatoren eigen sich die Angularkompensatoren ausschlieβlich zur Aufnahme von Winkelausschälgen. So erhielt er auch den Namen angular oder Winkelkompensator. Der kompensator kann mit seiner Symmetrieachse mit aufgehangenem oder in Lasche steckendem um einen Zafen verdeht einen bestimmten Winkel einschlieβen- Der Angularkompensator kann vorteilhaft eingesetzt werden, wo Bewegungen langer Rohrabschnitten zu kompensieren sind, die Dehnung dieser Rohrabschnitten kann bis zu 1000 – 2000 mm ereichen.

DieAngularkompensatoren können nict mit anderen Kompensatoren zusammen eingebaut werden. Eine Kombinationsreihe besteht im allgemeinen aus 2-3-4 Kompensatoren. Die Angularkompensatoren haben von der Gestaltung her einen geringe Fixpunktkraft, so sind die Fixpunkte wesentlich billinger und materialsparender.

Abbild 4.

Bewegung des Angularkompensators

Abbild 5.

Angularkompensators in Rohrstutzausführung

Lateralkompensator

Die Lateralkompensatoren werden von ihrem Bau her nur bei senkrechten Schub auf die Achen verwendent. Daher auch ihr Name. Grundelement der Lateralkompensatoren ist der Doppelwellkörper, verbunden mit einem Zwischenrohr. Wellkörper und Zwischenrohr können auch aus einem Stück geferting werden.

Die seitliche des Kompensators wird dadurch erreicht, daß die an den beiden Enden des Kompensators angebrachten Flansche durch Ziehstangen mit Kugelgelenk verbuden werden, dadurch bewegt sich das eine Ende des Kompensators im Gegensatz zum als eingespannt anzusehenden anderen Ende auf einer Kugelfläsche.

Abbild 6.

Bewegung des Lateralkompensators

Abbild 7.

Lateralkompensator

UNIVERSALKOMPENSATOR

Von ihrem Aufbau her können die Universalkompensatoren mit den Lateralkompensatoren verglichen werden, sie haben jedoch keinen Ziehstangen und Gelenkelement. Ihre Funktion besteht deshalb aus einer Kombination der für die Axial- und Lateralkompensatoren gleichzeitig zulässingen Bewegungen.

Abbild 8.

Bewegungkombination Universalkompensator

Abbild 9.

Universalkompensator

Bei den Universalkompensatoren ist zu berücksichtigen, daß der Universalkompensator entsprechend der in der Tabelle aufgeführten Werte in zwei Richtungen gehenden Schub aufnehmen kann, der jedoch unabhänging voneinander ist Bei maximalen axialen Schub kann der seitliche Schub nur 0 sein, oder umgekerhrt.

Die Zusammenhänge der beiden chube geht aus dem Ellipsendiagramm hervor, bei dem Achslänge die Größe des axialen und lateralen Schubs darstellt. In der Praxis können wir das Ellipsendiagramm durch ein einfaches Rhombusdiagramm ersetzen. Abbild 10. zeigt das Rhombusdiagramm. Das könne wir fertigen, indem wir auf einer Koordinatenachse den lateralen und auf der anderen den axialen Schub messen, diesen dann verbiden, so erhalten wir das Rhombus diagramm.

Beispiel: Abbild 10. zeigt den lateralen Schub bei 65 mm und den axialen Schub bei 40 mm. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß z.b. bei einem axialen Schub vonmm der laterale Schub höchstens 50 mm betragen kann.

 

Abbild 10.

Rhombusdiagramm

2.2 EINSTUFUNG UND KONTROLLE DER KOMPENSATOREN

Jeder Kompensator wird einer Dichte- und jeder 10. einer Festigkeitskontrolle unterzogen. Der Probedruck beträgt dabei ds 1,5 –fache vom Nenndurck. Die Kontrolle der Dichte erfolgt bei einem innerer Luftdruck von 0, 6 MPa. Dabel wird der kontrollierte Kompensator ins Wasser getauch und aus der Blasenbildung sich auf die Dichte schließen.

Für jeden Kompensator gibt es ein Qualitätszeugnis!

2.3 EINSATZGEBIETE DER KOMPENSATOREN

Allgemein ist der Einsatz von Kompensatoren dort erforderlich, wo die Rohrleitungen Wärmesschwankugen oder Schwingungen ausgesetzt sind.

Kompensatoren finden hauptsächlich in der Bau- und Fahrzeugindustrie, bei der Energieversorgung und in der Chemieindustrie Anwendung. Die Bauindustrie verwedent sehr viele Kompensatoren um bei Fernheizungs- und Warmwasserleitungen die Wärmedehnung auszugleichen. Auch in der Fahrzeugindustrie sind Kompensatoren vielseiting einsetzbar, es werden Wärmedehnungen und Schwingungen bei Motorleitungen mit hohen temperatur ausgeglichen. Darüberhinaus können Kompensatoren in das Auspuffsystem bei Dieselmotoren eingebaut werden. Auch die Elektrizitätswerke verweden Kompensatoren für ihre Leitungen der verschiedensten Gas- oder Dampfturbine. In der Chemieindustrie werden sie für den Ausgleich von Leitugen für aghresive Chemikalien mit holten temperaturn, Gasen und Dämfen verwedent.

2.4 AUSWAHL DER KOMPENSATOREN

Die verschiedenen Kompensatortypen sind in einer Tabelle zusammengefaßt, aus der auch die Planungs- und Einbaumdaten ersichlich sind. Bei der Wahl der Kompnsatoren ist grundsätzlich von der Schubgröße, dem Verlauf der Rohrleitung und darüberhinaus den örtlichen Gegebenheiten auszugehen.

Einzeine Kompensatortypen können mit anderen Typen kombiniert werden, so ayial mit lateral oder angular, lateral mit angular. Dort wo keine Möglichkeit besteht die Rohrleitung richtig fest zu machen oder dort wo nur geringe Reaktionskräfte aufzunehmen sind, z.b. bei Turbinen, Dieselmotoren, sind die Längenänderungen durch Kugelgelenk- (lateral) und Winkel kompensatoren (angular) auszugleichen.

Einplanung der Kompensatoren

Lebensdauer:

Die in der Typentabelle der Kompensatoren angegebenen Schubwerte beziehen sich auf eine Lebensdauer bei 1000 vollen Doppelschuben. Diese Lebensdauer wird von den Wellplattenkompensatoren bis 120 ºC gewärleistet. Abhängig vom Material des Wellkörpers können die Kompensatoren bis zu 400ºC bzw. 600ºC verwendent werden, in diesen fallen sind jedoch Korrektionsberechnungen durchzuführen

Korrektionsberechnungen:

Schubkorrektion

Der Schub des Rohrabschnittes ist aus der Dehnung des Rohrleitung zu bestimmen.

H=

±

h tube

(mm)

2

Nach Diagramma 1 legen wir im Verhaltnis zur max. Temperatur den Schubkorrektionsfaktor fest: K’H(%). Jetzt können wir den max. Erforderlichen Schube errehnen:

Hn, min=

h·100

(mm)

KH

Maximal zuläßiger Schub:

Hop.allow =

KH·HN

(mm)

100

HN… ist der Nennschub des Kompensators in mm.

Auslastung des zulässingen Schubs in %:

K'H=

H · 100

(%)

Hü, meg

Druckkorrektion

Im Verhältnis zur max. Temperatur ist nach Diagramm 2. der Druckkorrektionsfaktor KO (%) festzulegen.

Minimal notwendiger Nenndruck.:

PNmin=

Pü ·100

(MPa)

KD

PÜ Betriebsdruck MPa

Maximal zuläßiger Betriebsduck

Pop.allow =

PN· PD

(MPa)

100

PN ... Nenndruck des Kompensators MPa

Druckauslastung in %:

K'D =

Püz· 100

(%)

Pü, meg

Unter Berücksichtigung der %-Werte Druck (KO) und Schubauslastung (KH) kann nach Tabelle 1. die tatsächliche Lebensdauer der Kompensatoren bestimmn werden.

Vorspannung der Kompensatoren

Die Kompensatoren werden nicht vorgespannt, d.h. sie sind in der Lage Bewegungen in positive und negative Richtung aufzunehmen.

Allgemein ist die Dehnug in positive und negative Richtung der Rohre nicht mit der zum Zeitpunkt des Einbau der Kompensatoren identich . Deshalb ist der Kompensator im Verhältnis zu diserer in positive und negative Richtung gehenden Betriebsdehnung zu spannen.

Einbauvorsschriften

Axialkompensator

Da die Ayialkompensatoren ausschließlich axiale Bewegungen aufnehmen können Beanspruchung mit Hilfe von geraden Einführstücken zu gewärleisten. Die Kompenzatoren sind nach Möglichkeit in Nähe deer Fixpunkte anzubringen. Gleichzeitig müssen jedoch auf der den Fixpunkten gegenüberliegenden Seite mindestens zwei räumliche Einführstücke sein. Ist der Einbau in Fixpunktnähe nicht möglich, können die Axialkompensatoren auch an jeder beliebgen anderen Stelle eingebaut werden. In diesem Falle sind an beiden Enden Einführstücke erforderlich. Der innerer Rohrdurchmesser zwischen Rohreinführung und Fixpunkkompensator soll max. das 3-4 –fache betrangen, die Entfernung der beiden Rohreinführungen das 14-fache. Die anderen Stellen für die Einführungsstücke sind wie üblich zu bestimmen.

Die Kompessatoren sind mit einem innerer Schutzrohr ausgestattet, das die Hauptströmung bestimmt, die an der Außenseite des Kompensators durch Pfeil gekennnzeichnet ist. Bei horizontaler Leitlinie ist der Kompensator entsprechend dieser Hauptströmungsrichtung einzubauen. In Leitungen mit senkrechter Achse muß der einzubauenden Axialkompenzators stets nach unten ziegen. Die Abbidungen 11 – 15 zeigen verschidene Einbaumöglichkeiten der Axialkompenzatoren.

2.5 Korrektiontabelle und Diagramm:

Lebensdauer des Kompensators im Verhältnis zu Ko der Druckauslastung und Kh der Schuhbauslastung

 

Lebensdauer

(bei vollem Doppelschub)

K`HSchubauslastungsgrad (%)

100

80

60

40

20

0

K`D
Druckauslastungsgrad(%)

120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
5

350
650
100
1500
2500
4000
8000
16000
35000
105
3 ·105
8 ·105
1,5 ·106

400
720
1100
1700
3000
5000
10000
20000
55000
1,5 ·105
6 ·105
3 ·106
7 ·106

450
800
1200
2000
3500
6000
13000
30000
80000
2,5 ·105
1,3 ·106
107
1,5 ·108

500
870
1400
2300
4000
7500
16000
40000
1,2 ·105
5 ·105
3 ·10
3 ·107
3,5 ·108

550
840
1600
2600
4500
9000
20000
55000
1,8 ·105
8 ·105
6 ·106
108
108

650
1000
1800
3000
5500
11000
25000
75000
2,5 ·105
1,5 ·106
1,2 ·107
3 ·108
6 ·109

Diagramm 1

Bestimmung Schubkorrektionsfaktor K`H im Temperaturverhältnis

Diagramm 2

Bestimmung Druckkorrektionsfaktor

KD Temperaturverhältnis