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Aufhängeeinrichtung, insbesondere für Wärmedehnungen unterworfene
Rohrleitungen Die Erfindung betrifft eine Aufhängeeinrichtung, insbesondere für
Wärmedehnungen unterworfene Rohrleitungen, deren Stützkraft bei Vertikalbewegungen
der Last auf einen Festwert durch ein Lastmeßglied geregelt wird, das einen Wendeschalter
für den Antriebsmotor eines Schraubenspindelhubwerkes zum Verstellen der Länge der
Aufhängeeinrichtung steuert.
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Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art ist das Lastmeßglied eine
Federwaage in Gestalt einer Schraubendruckfeder, die in einem die Last tragenden
zylindrischen Gehäuse zwischen dessen oberer Stirnwand und einem in diesem Gehäuse
verschiebbaren Kolben eingeschaltet ist, der an der auf und ab beweglichen Hubwerksschnaubspindelbefestigt
ist. Der Wendeschalter wird dabei durch einen Ansatz dieses Gehäuses betätigt, das
gegenüber dem in ihm geführten und die Schraubendruckfeder tragenden Kolben auf
und -ab beweglich ist. Wächst die von der Rohrleitung auf das Gehäuse ausgeübte
Zugkraft unter dem Einfloß von Temperaturschwankungen, dann bewegt sich das Gehäuse
unter Zusammendrückung der Feder abwärts und schaltet dadurch den Antriebsmotor
des Schraubspindelhubwerks in der Senkrichtung ein. Der Kolben wind dann durch das
Hubwerk so lange abwärts bewegt, bis die von der Zuleitung auf das Gehäuse ausgeübte
Zugkraft wieder den Sollwert erreicht hat. Dann wird der Motor durch den Wendeschalter
stillgesetzt. Der umgekehrte Vorgang verläuft dann, wenn die von der Leitung auf
das Gehäuse ausgeübte Zugkraft geringer wird. Dann dehnt sich die Feder und drückt
das Gehäuse aufwärts, das dann mittels des Wendeschalters den Motor im Hubsinne
einschaltet, wodurch der die Feder tragende Kolben gehoben wird, bis die Ausschaltung
des Motors erfolgt.
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Bei dieser Anordnung nimmt die Feder bei schweren Lasten sehr große
Abmessungen an, wodurch ihre Kosten und ihr Platzbedarf gesteigert und ihre Betriebssicherheit
beeinträchtigt werden. Außerdem wird wegen der kleinen Schaltwege als Wendeschalter
ein sehr empfindlicher und teuerer sogenannter Mikroschalter benötigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung so auszugestalten,
daß sie auch für schwere Last mit einem verhältnismäßig kleinen und betriebssicheren
Lastmeßglied und normalen Wendeschaltern auskommt und daß sie dennoch mit .großer
Empfindlichkeit auf Änderungen der Last anspricht.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Lastmeßglied
eine. an sich bekannte Hebelwaage vorgesehen ist, an deren kürzerem Hebelarm die
Last angreift und an deren längerem Hebelarm eine Meßfeder, ein verstellbares Gewicht
sowie der Wendeschalter angeordnet sind.
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Bei dieser Anordnung kann die das Lastmeßglied bildendeWaage auch
bei sehr schweren Lasten durch eine am längeren Hebelarm angreifende verhältnismäßig
kleine Kraft im Gleichgewicht gehalten werden, was zu einer erheblichen Verbilligung
und Verringerung der Abmessungen des Lastmeß:gliedes und zu einer Steigerung seiner
Betriebssicherheit führt. Darüber hinaus wird der Vorteil erreicht, daß der zum
Umschalten eines normalen Wendeschalters zurückzulegende Schaltweg bei sehr geringen
Änderungen derLast erreicht wird, sofern nur der denWendeschalter schaltende Hebelarm
lang genug bemessen ist. Der Wendeschalter kann dabei so groß gewählt werden, daß
er die Motorströme unmittelbar aus-und einschaltet und Zwischenrelais wie bei der
Verwendung von Mikroschaltern nicht erforderlich sind.
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Vorzugsweise verläuft der kürzere Hebelarm der Hebelwaage vom Drehzapfen
aus abwärts geneigt zum Angriffszapfen. Das bietet den Vorteil, daß die Empfindlichkeit
der Hebelwaage erhöht wird und die Anschläge des längeren Hebelarms auch bei starken
Belastungsänderungen trotzdem nicht zu groß werden.
Bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung sitzt der Drehzapfen der Hebelwaage an dem auf und
gab beweglichen Teil des Schraubspindelhubwerkes. Dadurch ist eine leichte Zugänglichkeit
der Hebelwaage und des Wendeschalters von unten her gewährleistet.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
In diesen zeigt Fig. 1 einen Aufriß der erfindungsgemäßen Aufhängeeinrichtung für
eine Rohrleitung, wobei an dem längeren Hebelarm der Hebelwaage eine Feder angreift,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1, Fig. 3 den waagerechten Schnitt nach der Linie
3-3 in Fig. 1, Fig. 4 eine Einzelheit der Fig. 1 in größerem Maßstabe, Fig. 5 den
waagerechten Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4, Fig.6 einen Aufriß einer anderen
Ausführungsform der Einrichtung, bei der an dem längeren Hebelarm der Hebelwaage
ein verstellbares Gewicht angreift, Fig. 7 den lotrechten Schnitt nach der Linie
7-7 in Fig. 6, Fig. 8 den waagerechten -Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 6 und
Fig.9 eine schematische Darstellung der Hebelwaage nach den Fig. 6 bis 8 in verschiedenen
Stellungen.
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Die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Einrichtung dient dazu, an einem
ortsfesten Traggestell 10, 12, 14 einen Rohrleitungsabschnitt 62 aufzuhängen, der
sich unter dem Einfluß von Temperaturschwankungen auf und ab zu bewegen sucht. Die
Einrichtung ist mit einer die Stützkraft auf einen festen Wert regelnden Einrichtung
versehen, die einen Regelkreis bildet und ein Lastmeßglied in Gestalt einer Hebelwaage
sowie ein. Stellglied in Gestalt eines motorisch angetriebenen Schraubspindelhubwerkes
aufweist.
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Bei der in den Fig. 1 bis 5 ,dargestellten Aufhängeeinrichtung beseht
das Schraubspindelhubwerk aus einer Spindelmutter 26, in deren Gewinde 38 die auf
und ab bewegliche Schraubspinde136 eingreift. Die Mutter 26 trägt einen Zahnkranz
24, mit dessen Schneckenradyerzahnung eine waagerechte Schnecke 22 kämmt, deren
Welle 20 durch einen umsteuerbaren, mittels Schrauben 18 befestigten Elektromotor
16 antreibbar ist. Die Platte 10 des Traggestells ist mit einer Bohrung 34 für die
Schraubspindel 36 so- ; wie mit einer Fassung 32, 35 für ein Wälzlager 28, 30 ausgerüstet,
auf dem sich die Spindelmutter 26 abstützt.
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Der Abwärtshub der Schraubspindel ist durch einen an ihr befestigten
Kopf 40 begrenzt, während das untere zylindrische Teil 42 der Schraubspindel einen
Halter 70, 72, 74 für den Wendeschalter 77 des Motors 16 trägt.
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Das Lastmeßglied ist als Hebelwaage 48 ausgebildet,deren Waagebalken
auf einem Drehzapfen 46 (Fig. 5) gelagert ist, der durch eine Bohrung 45 des unteren
Endes 44 der Schraubspindel 36, 42 hindurchgeht. Der längere Hebelarm 52 rechts
vom Drehzapfen 46 ist durch eine Schraubendruckfeder 66 belastet, die sich bei 64
auf den Hebelarm 52 und bei 68 an dem Halter 70, 72, 74 abstützt, der bei 75, 76
an dem unteren Ende 44 ,der Schraubspindel angeflanscht ist. Der längere Hebelarm
52 liegt an dem Stößel 78 des Wendeschalters 77 an und schaltet die Hubbewegung
der Schraubspindel ein, wenn er sich abwärts bewegt, aber die Senkbewegung der Spindel,
wenn er sich aufwärts bewegt.
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Vom Drehzapfen 46 (Fig. 5) aus nach links erstreckt sich der kürzere
Hebelarm 50 des Waagebalkens. An diesem kürzeren Hebelarm hängt die Last in Gestalt
des Rohres 62. Zu diesem Zweck trägt der Waagebalken gleichachsige Lagerzapfen 54,
deren Achse sich gemäß Fig.5 in einem geringen Abstand links von der Achse des Drehzapfens
46 befindet. An den Zapfen 54 ist mit Hilfe von Bügeln 86 und Schrauben 88 der gegabelte
Kopf einer Stange 56 aufgehängt, die eine öse 58 zur Aufnahme eines an dem Rohr
62 befestigten Bügels 60 hat. Der Waagebalken ist, wie Fig. 5 zeigt, längs seiner
lotrechten Längsmittelebene geteilt. Seine Hälften sind durch Schrauben 84 verbunden.
Das linke Ende 80 des Waagebalkens ist gegabelt, und die einander zugewandten Seitenflächen
der Gabelarme haben Sackbohrungen 82, in die der Lagerzapfen 46 eingreift. Das Gehäuse
des Motors 16 ist bei 18 an der Gerüstplatte 10 verschraubt.
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Sucht die Rohrleitung 62 unter dem Einfluß von Temperatur-Änderungen
zu sinken, dann schwingt der Waagebalken der Hebelwaage 48 gemäß Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn,
wodurch er den Schalterstößel 78 anhebt. Dadurch wird der Hubwerksmotor 16 in der
Senkrichtung in Gang gesetzt und senkt die Schraubspindel 36, 42 und mit ihr den
Halter 70, 72, 74 ab. Das hat aber zur Folge, daß der Waagebalken im Uhrzeigersinn
in die Ausgangslage zurückschwingt und den Motor stillsetzt. Mithin wird die in
der Stange 56 wirkende Zugspannung auf einen festen Wert geregelt. Das geschieht
auch dann, wenn sich die Leitung 62 zu heben sucht und den Waagebalken im Uhrzeigersinn
verschwenkt. Der Stößel 78
geht dann unter dem Einfluß einer in den Schalter
77 eingebauten Feder herab, wodurch der Motor 16 im Hubsinne eingeschaltet wird.
Der Halter 70, 72, 74 und der Lagerzapfen 46 werden dadurch gehoben, wodurch der
Waagebalken wieder im Gegenuhrzeigersinn in die Ausgangslage geschwenkt wird.
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Die Zugspannung in der Stange 56 verhält sich zur Druckspannung der
Feder 66 wie die Länge des Waagebalkenarmes 52 zur Länge des Waagebalkenarmes 50.
Das bedeutet aber, daß die Spannung der Feder 66 sehr viel geringer ist als das
Gewicht der Leitung 62. Die Feder kann also verhältnismäßig kleine Abmessungen haben.
Auch führt bereits eine sehr geringe Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Rohrleitung
62 zu einer um das Vielfache größeren Verschiebung des Stößels 78. Der Wendeschalter
77 für den Hubwerksmotor 66 spricht daher mit großer Empfindlichkeit auf etwaige
Aufwärts- oder Abwärtsbewegungen der Last an.
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Die in den Fig. 6 bis 9 gezeigte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet
sich von der oben beschriebenen hauptsächlich dadurch, daß der längere Hebelarm
126 des Waagebalkens der Hebelwaage 124 statt durch eine Druckfeder durch ein verstellbares
Gewicht 142 belastet ist und @daß der kürzere Hebelarm 128 des Waagebalkens vom
Drehpunkt 120 aus abwärts geneigt zum Angriffszapfen 130 der Last verläuft. Die
Wirkung dieser Bauart sei mit Bezug auf ihre schematische Darstellung in Fig. 9
erläutert: Schwingt der Arm 126 um das Winkelmaß A oder 8 aufwärts oder abwärts,
so hat das nur einen geringen
Einfluß auf das durch das Gewicht
162 auf den Waagebalken ausgeübte Drehmoment, weil sich die Länge des Hebelarmes
a nur wenig bis auf a' bzw. a" verkürzt. Eine erhebliche Änderung erfährt aber der
Hebelarm b, an dem die Last angreift. Dieser ändert sich dabei zwischen
b' und b". Aus diesem Grunde spricht die Hebelwaage 124 mit noch größerer
Empfindlichkeit auf Änderungen des Gewichts an als bei der mit Bezug auf die Fig.
1 bis 5 beschriebenen Ausführungsforen der Erfindung.
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Auch läßt sich bei dieser Ausführungsform die Kraft einstellen, die
auf den längeren Hebelarm des Waagebalkens wirkt. Zu diesem Zweck kann man das Belastungsgewicht
142 auf dem als Schraubspindel141 ausgebildeten Ende des Waagebalkens verstellen
und in der eingestellten Lage durch Muttern 146 festlegen, wobei die jeweilige Einstellung
auf einer Teilung 158 angezeigt wird, die bei 159 am Halter 152, 154, 156 befestigt
ist. Die Anzeige erfolgt dabei durch einen .auf dem Umfang der runden Gewichtsscheibe
142 vorgesehenen scharfkantigen Ringwulst 144.
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Im übrigen entspricht die Ausführungsform der eingangs erläuterten.
Mithin ist der Hubwerksmotor 94, dessen Drehrichtung durch den Wendeschalter 148
mit dem Stößel 150 umsteuerbar ist, auf dem Traggestell 90, 92 befestigt,
in dessen Fassung 110 mittels eines Drucklagers 104, 106 die Spindelmutter 102 gelagert
ist. Der Antrieb dieser Mutter erfolgt von der Welle 96 des Stellmotors 94 aus über
eine Schnecke 98 und ein Schneckenrad 100. In das Gewinde 114 der Mutter 102 greift
die Schraubspindel 112 ein, die eine Bohrung 108 der Platte 90 des Traggestelles
durchsetzt und deren unteres Ende 118 den Lagerzapfen 120 des Waagebalkens trägt.
In das gegabelte Ende 122 des Waagebalkens, das den abwärts gerichteten kürzeren
Hebelarm 128 bildet, ist der Lastangriffszapfen 130 eingesetzt, an dem mit einem
Auge 140 eine Tragstange 138 hängt. Eine Öse 136 am unteren Ende der Tragstange
greift in einen Bügel 134 am Rohr 132 ein.