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DE102008056987A1 - insulating cartridge - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Isolierkassette als Teil einer Rohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse (5), welches eine Dämmstofffüllung (7) vollständig einschließt. Die Isolierkassette (2) gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Silicat-Aerogel umfasst.The invention relates to an insulating cassette as part of a pipe jacket insulation with a substantially closed sheet metal housing (5) which completely encloses a Dämmstofffüllung (7). The insulating cassette (2) according to the invention is characterized in that the Dämmstofffüllung (7) comprises a silicate airgel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Isolierkassette als Teil einer Ummantelung von unter Mediendruck stehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers, beispielsweise als Rohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse, das eine Dämmstofffüllung vollständig einschließt.The The invention relates to an insulating cassette as part of a casing of medium-pressure facilities of a steam generator, for example, as pipe jacket insulation with a substantially closed sheet metal housing, which is an insulating material filling includes completely.

Solche Isolierkassetten finden häufig Anwendung zur Wärmeisolierung von Rohrleitungen an Dampferzeugern.Such Insulating cassettes are often used for thermal insulation of piping to steam generators.

Bei den bekannten Isolierkassetten handelt es sich um halbschalenförmige Blechkassetten, welche mit Mineralwolle, Glasfaserwolle oder ähnlichen Isoliermaterialien gefüllt sind. Diese sind beispielsweise in der DE 29 23 094 A beschrieben. Bei der Kälte- und Wärmedämmung von Rohrleitungen ist es üblich, Dämmmaterialien mit einer Ummantelung zu versehen, die das Dämmmaterial gegen Verwitterung und mechanische Beschädigung schützt. Vielfach erfolgt die Ummantelung der Dämmung durch eine Verblechung des Dämmmaterials, beispielsweise mit Zinkblech. Bei einigen Anwendungen, so beispielsweise bei der Anwendung in Kühlmittelkreisläufen von Kernkraftwerken hat sich die Verwendung von geschlossenen Isolierkassetten bewährt, die das Dämmmaterial vollständig einschließen. Insbesondere das Blechgehäuse der Isolierkassetten soll einen hinreichenden Schutz gegen mechanische Beeinträchtigung des Dämmmaterials bieten. Es kann allerdings in Kühlmittelverluststörfällen in Kernkraftwerken dennoch eintreten, dass die Metallkassette zerstört wird und das darin enthaltene Isoliermaterial austritt. Es könnte beispielsweise der Fall eintreten, dass der Leckstrahl einer Kühlmittelleitung das Abreißen und die Zerstörung einer Isolierkassette bewirkt. Isolierkassetten der vorstehend beschriebenen Art sind beispielsweise für Leitungen bis etwa 800 mm Durchmesser und einen Innendruck von 160 bar bei etwa 300°C Medientemperatur vorgesehen. Es ist leicht vorstellbar, dass der Leckstrahl einer solchen Leitung verhältnismäßig hohe mechanische Kräfte in die Isolierkassette eintragen kann.The known insulating cassettes are half-shell-shaped sheet-metal cassettes, which are filled with mineral wool, fiberglass wool or similar insulating materials. These are for example in the DE 29 23 094 A described. In the refrigeration and thermal insulation of pipelines, it is common to provide insulation materials with a sheath that protects the insulation against weathering and mechanical damage. In many cases, the sheathing of the insulation is done by a blending of the insulating material, for example with zinc sheet. In some applications, such as application in coolant circuits of nuclear power plants, the use of closed insulation cassettes has been proven to completely enclose the insulation material. In particular, the sheet metal housing of the insulating cassettes should provide adequate protection against mechanical damage to the insulating material. However, it can still occur in coolant loss accidents in nuclear power plants that the metal cassette is destroyed and the insulating material contained therein emerges. For example, it could be the case that the leakage jet of a coolant line causes the tearing off and the destruction of an insulating cassette. Insulating cassettes of the type described above are provided for example for lines up to about 800 mm in diameter and an internal pressure of 160 bar at about 300 ° C media temperature. It is easy to imagine that the leak jet of such a line can enter relatively high mechanical forces in the Isolierkassette.

Dabei könnte es theoretisch vorkommen, dass das Blechgehäuse einer Isolierkassette reißt und das Dämmmaterial vom Leckstrahl des Kühlmittels ausgespült wird. Das ausgewaschene Isoliermaterial könnte die Ansaugsiebe der im Reaktorsumpf vorgesehenen Pumpen verstopfen, wodurch die Störfallbeherrschung erschwert wird.there It could theoretically happen that the sheet metal housing an insulating cassette ruptures and the insulation material is flushed out by the leak jet of the coolant. The washed-out insulating material could be the suction strainers clog the pump provided in the reactor sump, causing the Störfallbereschung is difficult.

Die Rückhaltung bzw. Aushaltung von faserigen Isoliermaterialien mittels Sieben hat sich grundsätzlich als schwierig herausgestellt. Laborversuche haben gezeigt, dass das Fasermaterial zum Einen mit verhältnismäßig feinmaschigen Sieben schlecht zurückzuhalten ist und zum Anderen hohe Druckverluste über die Siebe bei Anlagerung erzeugt. Dies führt ggf. zum Versagen der Siebe.The Retention or retention of fibrous insulating materials using sieves has proved to be fundamentally difficult. Laboratory tests have shown that the fiber material with one relatively fine-meshed sieves is poor retention and on the other high pressure losses creates the sieves when attached. This may lead to failure the sieves.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Isolierkassette der eingangs genannten Art diesbezüglich zu verbessern.Of the The invention is therefore based on the object, an insulating cassette to improve the type mentioned in this regard.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Isolierkassette als Teil einer Ummantelung von unter Mediendruck stehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers, beispielsweise als Rohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse, das eine Dämmstofffüllung vollständig einschließt, wobei sich die Isolierkassette dadurch auszeichnet, dass die Dämmstofffüllung ein Aerogel umfasst. Unter Aerogel im Allgemeinen und im Sinne der Erfindung sind hochporöse Festkörper zu verstehen, bei denen bis zu 95% des Volumens aus Poren besteht. Die Verwendung dieses Materials als Füllmaterial für eine Isolierkassette hat den Vorzug, dass etwa aus der Isolierkassette austretendes Material auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften leichter aus einem Wasserkreislauf auszuhalten ist.The The object underlying the invention is achieved by an insulating cassette as part of a sheath of under media pressure standing facilities of a steam generator, for example as Pipe jacket insulation with a substantially closed sheet metal housing, the one insulation filling completely includes, wherein the insulating cartridge characterized thereby, that the Dämmstofffüllung comprises an airgel. Under airgel in general and within the meaning of the invention are highly porous solid to understand where up to 95% of the volume consists of pores. The use of this material as filler for an insulating cassette has the advantage that about leaking from the Isolierkassette Material lighter due to its physical properties can be endured from a water cycle.

Vorzugsweise ist als Dämmstofffüllung ein anorganisches Aerogel vorgesehen, welches nicht benetzbar ist, welches schwimmfähig ist und welches nicht brennbar ist. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Isolierkassette erwiesen, bei welcher die Dämmstofffüllung ein Silicat-Aerogel umfasst. Solche Silicat-Aerogele können beispielsweise einen Porendurchmesser von etwa 20 nm bei einer Porösität von > 90% aufweisen. Die Dichte des Materials kann zwischen 90 und 100 kg/m3 betragen. Die Wärmeleitfähigkeit kann beispielsweise etwa 0,018 W/m·K bei 25°C betragen. Ein solches Material kann eine innere Oberfläche von etwa 600 bis 800 m2/g aufweisen. Das Material ist daher hervorragend als Isoliermaterial für die zuvor beschriebenen Zwecke geeignet.Preferably, an inorganic airgel is provided as Dämmstofffüllung, which is not wettable, which is buoyant and which is not flammable. Particularly advantageous is an insulating cassette has been found in which the Dämmstofffüllung comprises a silicate airgel. Such silicate aerogels may for example have a pore diameter of about 20 nm with a porosity of> 90%. The density of the material can be between 90 and 100 kg / m 3 . The thermal conductivity may be, for example, about 0.018 W / m · K at 25 ° C. Such a material may have an inner surface area of about 600 to 800 m 2 / g. The material is therefore excellent as an insulating material for the purposes described above.

Beispielsweise kann als geeignetes Silicat-Aerogel ein Material mit der Handelsbezeichnung „Nanogel” Anwendung finden, welches von der Firma CABOT Corporation vertrieben wird.For example For example, as a suitable silicate airgel, a material having the trade name "Nanogel" may be used which is sold by CABOT Corporation.

Bei einer zweckmäßigen Variante der Isolierkassette gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämmstofffüllung ein Aerogel als Granulat, vorzugsweise mit einer mittleren Korngröße von 0 bis 4 mm umfasst. Ein solches Granulat besitzt insbesondere Vorzüge bei der Handhabung. Dieses kann in entsprechende Füllöffnungen von Blechkassetten abgefüllt werden. Die Isolierkassetten können mit der höchstmöglichen Packungsdichte befüllt werden.at an expedient variant of the insulating cassette According to the invention it is provided that the Dämmstofffüllung an airgel as granules, preferably with an average particle size from 0 to 4 mm. Such a granule has in particular Advantages in handling. This can in appropriate Filling holes filled from sheet metal cassettes become. The insulating cassettes can with the highest possible Packing be filled.

Alternativ kann die Dämmstofffüllung wenigstens einen Aerogel-Formkörper umfassen. Ein solcher Formkörper könnte an die Gestalt des vorzugsweise formstabilen Blechgehäuses angepasst sein. Das Blechgehäuse der Isolierkassetten kann beispielsweise aus austenitischem Stahl bestehen. Bei einer besonders bevorzugten Variante der Isolierkassette gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aerogel nicht transluzent ist. Hierzu kann ein entsprechend behandeltes Aerogel Anwendung finden. Dies hat den Vorzug, dass die Infrarotreflektivität des verwendeten Dichtmaterials erhöht wird, womit die Isolierwirkung verbessert wird.Alternatively, the Dämmstofffüllung comprise at least one airgel molded body. Such a shaped body could be adapted to the shape of the preferably dimensionally stable sheet metal housing be. The sheet metal housing of the insulating cassettes can for example consist of austenitic steel. In a particularly preferred variant of the insulating cassette according to the invention, it is provided that the airgel is not translucent. For this purpose, a suitably treated airgel can be used. This has the advantage that the infrared reflectivity of the sealing material used is increased, whereby the insulating effect is improved.

Hierzu kann beispielsweise die Dämmstofffüllung Graphit- und/oder Metalloxidstaub umfassen. Der Staub kann beispielsweise mit einem Aerogel-Granulat in homogener Mischung vorliegen. Beispielsweise kann die Dämmstofffüllung Aerogel und Graphit- und/oder Metalloxidstaub in homogener Mischung umfassen, wobei der Anteil an Graphit- und/oder Metalloxidstaub zwischen 1,5 und 4,5 ma% umfasst.For this For example, the insulation filling graphite and / or metal oxide dust. For example, the dust can with an airgel granules in homogeneous mixture. For example the insulation filling airgel and graphite and / or metal oxide dust in homogeneous mixture, wherein the Percentage of graphite and / or metal oxide dust between 1.5 and 4.5 ma% includes.

Zweckmäßig weist die Isolierkassette gemäß der Erfindung einen etwa C-förmigen Querschnitt auf und ist mit Befestigungsmitteln versehen, mit welchen zueinander komplementär ausgebildete Isolierkassetten zu einem im Wesentlichen geschlossenen Rohrmantel zusammensetzbar sind.expedient shows the insulating cassette according to the invention an approximately C-shaped cross-section and is with fastening means provided, with which complementary to each other Insulating cassettes to a substantially closed pipe jacket are composable.

Im Rahmen der Erfindung kann die Isolierkassette allerdings an jede beliebige Kontur einer zu isolierenden, medienführenden Einrichtung angepasst sein.in the However, within the scope of the invention, the insulating cartridge can be attached to any one any contour of a media-leading to be isolated Facility adapted.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert:The Invention is described below with reference to an illustrated in the drawings Embodiment explained:

Es zeigenIt demonstrate

1 eine schematische Ansicht einer Rohrleitung, die mit Isolierkassetten gemäß der Erfindung verkleidet ist, 1 a schematic view of a pipeline, which is covered with insulating cassettes according to the invention,

2 eine Draufsicht entlang der Pfeile II-II in 1, 2 a plan view along the arrows II-II in 1 .

3 einen Längsschnitt entlang der Pfeile III-III in 2, 3 a longitudinal section along the arrows III-III in 2 .

4 eine Explosionsansicht einer alternativen Ausgestaltung der Isolierkassette gemäß der Erfindung, und 4 an exploded view of an alternative embodiment of the insulating cassette according to the invention, and

5 die Isolierkassette aus 5 im zusammengesetzten Zustand. 5 the insulating cassette off 5 in the assembled state.

1 zeigt einen Rohrleitungsabschnitt 1 einer heißgehenden Rohrleitung, die ein unter Druck stehendes Medium führt. Der Rohrleitungsabschnitt 1 ist mit Isolierkassetten 2 gemäß der Erfindung verkleidet, wobei die Isolierkassetten 2 jeweils ein C-förmiges Querschnittsprofil aufweisen und zwei zueinander komplementäre Isolierkassetten 2 jeweils mit Befestigungsmitteln 3 zu einem geschlossenen, rohrförmigen Isoliermantel 4 zusammengesetzt sind. Als Befestigungsmittel kommen beispielsweise an und für sich bekannte Bügel-Spannverschlüsse in Betracht. Jede Isolierkassette 2 besteht aus einem genieteten oder verschweißten Blechgehäuse 5, vorzugsweise aus austenitischem Stahlblech. Das Blechgehäuse ist vollumfänglich sowie an den Stirnseiten 6 geschlossen und mit einer Dämmstofffüllung 7 versehen. Bei der in den 1 bis 3 gezeigten Variante der Isolierkassetten 2 umfassen diese eine Dämmstofffüllung in Form eines Granulats eines Silicat-Aerogels. Es handelt sich hierbei um ein Granulat mit einer mittleren Korngröße von 0 bis 4 mm, umfassend als Hauptbestandteil Trimethylsilyloxy-modifiziertes Kieselgel. Dieses hat eine Porösität von > 90%, einen Porendurchmesser von etwa 20 nm, eine Schüttdichte von zwischen 90 und 100 kg/m3 und eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,18 W/m·K bei 25°C. Die spezifische Oberfläche beträgt zwischen 600 und 800 m2/g. Das Aerogel ist nicht brennbar und nicht benetzbar sowie schwimmfähig. 1 shows a pipe section 1 a hot tubing that carries a pressurized medium. The pipe section 1 is with insulating cassettes 2 clad according to the invention, wherein the insulating cassettes 2 each having a C-shaped cross-sectional profile and two mutually complementary insulating cassettes 2 each with fasteners 3 to a closed, tubular insulating jacket 4 are composed. As fastening means, for example, known and known temple fasteners into consideration. Each insulating cassette 2 consists of a riveted or welded sheet metal housing 5 , preferably austenitic steel sheet. The sheet metal housing is full and on the front sides 6 closed and with a Dämmstofffüllung 7 Mistake. In the in the 1 to 3 shown variant of the insulating cassettes 2 These include an insulation filling in the form of a granulate of a silicate airgel. It is a granule with a mean grain size of 0 to 4 mm, comprising as its main component trimethylsilyloxy-modified silica gel. This has a porosity of> 90%, a pore diameter of about 20 nm, a bulk density of between 90 and 100 kg / m 3 and a thermal conductivity of about 0.18 W / m · K at 25 ° C. The specific surface area is between 600 and 800 m 2 / g. The airgel is non-combustible, non-wettable and buoyant.

Das Granulat wird in die Isolierkassetten durch die auf den Stirnseiten derselben vorgesehen Öffnungen 8 eingefüllt. Die Öffnungen 8 werden anschließend mit Deckeln 9 verschlossen. Die Deckel 9 können verschweißt, verschraubt oder vernietet sein.The granules are introduced into the insulating cassettes through the openings provided on the front sides thereof 8th filled. The openings 8th are then covered with lids 9 locked. The lids 9 can be welded, bolted or riveted.

Die 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Isolierkassette 2 gemäß der Erfindung. Die Dämmstofffüllung 7 ist als Formkörper 10 ausgebildet, dessen Gestalt der Gestalt des formstabilen Blechgehäuses 5 angepasst ist.The 4 and 5 show a further embodiment of the insulating cassette 2 according to the invention. The insulating material filling 7 is as a molded body 10 formed, the shape of the shape of the dimensionally stable sheet metal housing 5 is adjusted.

Der Formkörper 10 wird passend in das Blechgehäuse 5 eingesetzt, dessen Stirnseite 6 mit einem entsprechend ausbildeten Deckel 9 verschlossen wird.The molded body 10 fits into the sheet metal housing 5 used, whose front page 6 with a correspondingly formed lid 9 is closed.

Das Aerogel, entweder in Form des Granulats oder des Formkörpers 10, wird durch eine Einfärbung in seiner Infrarotreflektivität, d. h. in seinen Dämmeigenschaften hinsichtlich Wärmstrahlung, verbessert. Beispielsweise kommt eine Bestäubung des Formkörpers 10 mit Graphit- und/oder Metalloxidstaub in Betracht. Das Granulat kann mit Graphit- und/oder Metalloxidstaub gemischt werden, wobei Graphit- und/oder Metalloxidstaub mit einem Anteil von 1 bis 4 ma% an der Mischung beteiligt sind.The airgel, either in the form of the granules or the molding 10 , is improved by a coloring in its infrared reflectivity, ie in its thermal insulation properties. For example, there is a pollination of the molding 10 with graphite and / or metal oxide dust into consideration. The granules can be mixed with graphite and / or metal oxide dust, with graphite and / or metal oxide dust being involved in a proportion of 1 to 4 ma% of the mixture.

11
RohrleitungsabschnittPipeline section
22
Isolierkassetteinsulating cartridge
33
Befestigungsmittelfastener
44
Isoliermantelinsulating
55
Blechgehäusemetal housing
66
Stirnseitenfront sides
77
Dämmstofffüllunginsulating material filling
88th
Öffnungenopenings
99
Deckelcover
1010
Formkörpermoldings

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2923094 A [0003] - DE 2923094 A [0003]

Claims (10)

Isolierkassette (2) als Teil einer Ummantelung von unter Mediendruck stehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers, beispielsweise als Rohrmantelisolierung, mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse (5), der eine Dämmstofffüllung (7) vollständig einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Aerogel umfasst.Insulating cassette ( 2 ) as part of a casing of devices under pressure of a steam generator, for example as pipe jacket insulation, with a substantially closed sheet metal housing ( 5 ) containing an insulating material filling ( 7 ), characterized in that the insulation filling ( 7 ) comprises an airgel. Isolierkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) ein anorganisches Aerogel umfasst.Insulating cassette according to claim 1, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) comprises an inorganic airgel. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Silicat-Aerogel umfasst.Insulating cassette according to one of claims 1 or 2, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) comprises a silicate airgel. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Aerogel als Granulat, vorzugsweise mit einer mittleren Korngröße von 0 bis 4 mm, umfasst.Insulating cassette according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) comprises an airgel as granules, preferably with a mean grain size of 0 to 4 mm. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung wenigstens einen Aerogel-Formkörper (10) umfasst.Insulating cassette according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Dämmstofffüllung at least one airgel molded body ( 10 ). Isolierkassette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (10) an die Gestalt des vorzugsweise formstabilen Blechgehäuses angepasst ist.Insulating cassette according to claim 5, characterized in that the shaped body ( 10 ) is adapted to the shape of the preferably dimensionally stable sheet metal housing. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerogel eine erhöhte Infrarotreflektivität aufweist.Insulating cassette according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the airgel increased Has infrared reflectivity. Isolierkassette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) Graphit- und/oder Metalloxidstaub umfasst.Insulating cassette according to claim 7, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) Comprises graphite and / or metal oxide dust. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) Aerogel und Graphit- und/oder Metalloxidstaub in homogener Mischung umfasst, wobei der Anteil an Graphit- und/oder Metalloxidstaub zwischen 1,5 und 4,5 ma% umfasst.Insulating cassette according to one of claims 7 or 8, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) Comprises airgel and graphite and / or metal oxide dust in a homogeneous mixture, wherein the proportion of graphite and / or metal oxide dust comprises between 1.5 and 4.5 ma%. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen etwa C-förmigen Querschnitt aufweist und mit Befestigungsmitteln (3) versehen ist, mit welchen zueinander komplementär ausgebildete Isolierkassetten (2) zu einem im Wesentlichen geschlossenen Rohrmantel zusammensetzbar sind.Insulating cassette according to one of claims 1 to 9, characterized in that it has an approximately C-shaped cross-section and with fastening means ( 3 ) is provided, with which mutually complementary insulation cassettes ( 2 ) are composable to form a substantially closed pipe jacket.
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