DE3001353A1 - Senkrecht verlegte leitung zur fuehrung eines heissen mediums - Google Patents

Description

• Senkrecht verlegte Leitung zur Führung
• eines heißen Mediums Die Erfindung betrifft eine senkrecht verlegte Leitung zur Führung eines heißen Mediums mit einem Rohr und einer außen auf dem Rohr vorgesehenen Wärmeisolierung, die von einem metallischen Außenmantel umgeben ist, sowie mit einem am unteren Ende der Leitung angebrachten Rohrstutzen, der das Rohr koaxial umgibt.
• Zum Transport von heißen Medien bestimmte Rohrleitungen sind üblicherweise mit einer Wärmeisolierung ausgestattet, um einmal die die Rohrleitungen umgebenden Räume sowie die in diesen Räumen befindlichen Anlagekomponenten vor einer zu starken Tempe= raturbelastung zu schützen und zum anderen die Wärmeverluste der in den Rohrleitungen geführten heißen Medien möglichst gering zu halten. Eine. solche Rohrleitung umfaßt überlicherweise ein inneres, meist aus Stahl bestehendes Rohr, einen äußeren Schutzmantel und eine zwischen beiden angeordnete Schicht aus Isoliermaterial.
• So wird in der Offenlegungsschrift 26 27 378 eine in dieser Weise aufgebaute Leitung beschrieben, bei der das innere Stahlrohr einen Endabschnitt aufweist, der in Axialrichtung über die Isolierschicht und den äußeren Schutzmantel ragt und auf dem eine mit dem Ende der Isolierschicht zusammenwirkende Endabdichtung angeordnet ist. Durch eine Kupplung ist das isolierte Rohr mit einem gleichgestalteten zweiten Rohr verbunden, wobei die Kupplung die herausragenden Endabschnitte der inneren Stahlrohre beider Rohre konzentrisch umgibt. In die Kupplung sind zwei ringförmige Dichtungen eingelassen, und die Spalte zwischen den beiden Stirnflächen der Kupplung und der jeweils gegenüberliegenden Endabdichtlmg sind mit einem ausgehärteten Vulkanisiermaterial ausgefüllt.
• Aus der Offenlegungsschrift 27 43 635 ist ein wärmeisoliertes Rohr großen Durchmessers bekannt, bei dem die Isolierschicht von einem Schaum aus plastischem Material gebildet wird, der am Innenrohr und an dem äußeren Schutzmantel haftet und ein Stück vor dem Rohrende in einer kegelstumpfförmigen Fläche endet. Diese ist durch eine Schutzhülle abgedeckt, die hinreichend elastisch ist, damit der Schaum der Dehnung des Innenrohres folgen kann. Die Schutzhülle ist über eine Befestigungsschelle fest mit dem Innenrohr verbunden. Der äußere Schutzmantel besteht vorzugsweise aus Bitumen oder einem Gemisch aus Bitumen und Elastomeren mit einer Bewehrung, als Schutzhülle kann eine Gummibahn verwendet werden.
• Stand der Technik ist auch ein Leitungsabschnitt für eine Rohrleitung zum Transport kryogener Flüssigkeiten, der als sich am Ende konisch verjüngender Steckerteil oder analoger Buchsenteil zur Aufnahme des Steckerteils ausgebildet sein kann. Die zwischen Außen- und Innenrohr angeordnete Isolierung ist an dem konisch verjüngten Ende mit einer konusförmigen Wand abgedeckt, die bei dem Buchsenteil innen in einem zylindrischen Teil ausläuft, wie in der Offenlegungsschrift 25 01 877 dargestellt.
• Zwischen diesem zylindrischen Teil und dem Innenrohr ist als thermisches Ausgleichselement ein metallischer Balg vorgesehen, der in Verbindung-mit der konusförmigen Wand den Zwischenraum, in dem sich das Isoliermaterial befindet, völlig abschließt.
• Bekannt ist ferner aus der Offenlegungsschrift 21 20 332 ein Wärmeisoliersystem für Leitungen oder Rohre, in denen Gase hoher Temperatur und hohen Druckes transportiert werden, das eine Reihe von wärmeisolierenden Spulen umfaßt. Diese sind in dem Innenrohr mit kontinuierlicher Umfangsschweißung angeschweißt.
• Das eine Ende jeder Spule wird von einem Blech gebildet, das stufenartig profiliert ist und als Abschlußteil den Durchgang der Gase durch die Spule verhindert. Zu diesem Zweck ist das Blech an einer zylinderförmigen Innenverkleidung für die Spule angeschweißt und - ebenfalls durch Schweißung - mit einer zylinderförmigen Außenverkleidung der Spule verbunden. Das andere Ende jeder Spule ist vollkommen frei, und zwischen einander folgenden Spulen ist jeweils ein Spalt frei gelassen, um die axialen Wärmeausdehnungen der Spulen nicht zu behindern.
• Von diesem Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung ausgegangen-, wobei ihr die Aufgabe zugrunde liegt, eine senkrecht verlegte Leitung-der eingangs beschriebenen Bauart so auszugestalten, daß die Wärmeisolierung komplett vorgefertigt und leicht montiert bzw. demontiert werden kann, ohne daß die Isolierwirkung durch das Auftreten des Kamineffekts beeinträchtigt wird. Ferner soll die Leitung frei von Zwangskräften sein.
• Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß das Isoliermaterial in einem Ringraum zwischen dem metallischen Außenmantel und einem koaxial in diesem verlegten metallischen Innenmantel angeordnet ist, daß der Ringraum am oberen und am unteren Ende der Leitung durch ein sich konisch# verjüngendes Blech abgeschlossen ist und daß das untere konusförmige Blech auf einer an dem Rohrstutzen vorgesehenen Schulter derart aufliegt, daß der Ringspalt zwischen dem Rohr und dem metallischen Innenmantel abgedichtet ist.
• Die Montage einer gemäß der Erfindung ausgestalteten Leitung laßt sich leicht dadurch bewältigen, daß die vorgefertigte Wärmeisolierung auf das Rohr aufgeschoben wird, bis das untere konusförmige Blech auf der Rohrstutzenschulter als einer Art Dichtsitz zur Auflage kommt. Damit wird die Herausbildung eines Bypasses zwischen dem Rohr und dem metallischen Innenmantel der Wärmeisolierung verhindert und die Herabsetzung der Isolierwirkung durch den "Kamineffekt" vermieden. Auf Klemmverbindungen wie Rohrschellen oder dergleichen, durch die Zwangskräfte in die Leitung eingeleitet werden würden, kann bei der erfindungsgemäßen Leitung verzichtet werden. Dies spielt vor allem dann ein große Rolle, wenn die Leitung in Kernkraftwerken eingesetzt werden soll.
• Für den Innen- und Außenmantel der Wärmeisolierung können gezogene, nahtlose Rohre aus rostfreiem Stahl verwendet werden.
• Die Rohre stellen zusammen mit dem Isoliermaterial eine einfache und damit preisgünstige Konstruktion dar, die sich wegen des geringen Platzbedarfs besonders für in Bündeln angeordnete Leitungen eignet. Bei Rohrbündeln mit enger Rohrteilung läßt sich die Wärmeisolierung oft nur schwierig anbringen. Wird die Wärmeisolierung auf die Rohre des Rohrbündels aufgeschoben, so ergeben sich bei den bekannten Leitungen infolge von Fertigungs - und Montagetoleranzen Spalte zwischen den Rohren und der jeweiligen Wärmeisolierung, die zur Herausbildung des bereits beschriebenen Kamineffekts führen und damit die Isolierwirkung stark reduzieren.
• Vorteilhafterweise ist das untere konusförmige Blech an dem metallischen Innenmantel und dem metallischen Außenmantel angeschweißt, während an dem oberen Ende der Wärmeisolierung keine starre Verbindung zwischen den beiden Mänteln vorgesehen ist, um Zwängungen infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen der beiden Mäntel zu vermeiden. Das obere konusförmige Blech ist nur mit dem Innenmantel verschweißt; an der dem Au3enmantel zugewandten, d.h. der "kälteren" Seite läuft das BLech in einen zylindrischen Teil aus, der mit dem Außenmantel minen Schiebesitz bildet. Der Innenmantel kann sich also frei dehnen.
• Es ist zweckmäßig, den zylindrischen Teil des oberen konusförmigen Blechs mit einer speziellen Beschichtung zu versehen, die ein Reibverschweißen dieses Teils mit dem Außenmantel verhindert.
• Bei der Dimensionierung des unteren konusförmigen Bleches wird vorteilhafterweise davon ausgegangen, daß das Blech einerseits steif genug sein muß, um das Eigengewicht der Wärmeisolierung zu tragen, daß es aber andererseits über eine hinreichende Elastizität verfügen muß, damit an der ringförmigen Auflagestelle des Blechs auf der Rohrstutzenschulter nicht nur eine Linienberührung, sondern ein flächenhafter Kontakt zustandekomrlt. Das Blech muß sich also bis zu einem gewissen Grad durchbiegen könmen.
• In dem metallischen Außenrtantel der Wärmeisolierung ist zweckmäßigerweise eine Vielzahl von Druckentlastungsbohrungen vorgesehen. Diese ermöglichen es, daß schnelle Druckänderungen, wie sie beispielsweise beim öffnen von Sicherheitsventilen auftreten, von der Wärmeisolierung ohne Beschädigung des Isoliermaterials aufgenommen werden. Die erfindungsgemäße Leitung zeichnet sich daher durch eine lange Lebensdauer aus, die auch durch Störfälle nicht beeinträchtigt wird.
• Als Isoliermaterial können z.B. keramische Faserdämmstoffe verwendet werden. Bei Einsatz der Leitung in Kernkraftwerken wird ein Material mit entsprechender Qualität, d.h. mit einer für die gesamte Standzeit des Kernkraftwerkes ausreichenden Rückfederung, ausgewählt.
• Gute Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich für die erfindungsgemäße Leitung bei Dampferzeugern im konventionellen oder Kernkraftwerksbau. Hier besteht das Problem, heißen Dampf aus einem mit einem Deckel oder auch Doppeldeckel abgeschlossenen Raum herauszuführen und weiterzuleiten, ohne daß der Dampf große Wärmeverluste erleidet. Gemäß der Erfindung kann eine Leitung zum Transport von Heißdampf, die mit der oben beschriebenen Wärmeisolierung ausgestattet ist, mit einem nichtisolierten, durch einen Deckel (oder Doppeldeckel) verlegten Leitungsabschnitt. verbunden sein, wobei der Rohrstutzen der erstgenannten Leitung auf dem Deckel aufgesetzt und sein unteres Ende an dem Deckel angeschweißt ist.
• Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Leitung gemäß der Erfindung, Figur 2 die Einzelheit X der Figur 1 in vergrößertem Maßstab, Figur 3 die Einzelheit Y der Figur 1, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.
• Die Figur 1 läßt eine senkrechte Leitung 1 zum Transport von Heißdampf aus einem Dampferzeuger erkennen, der zu den Primärkreislaufkomponenten einer Kernreaktoranlage gehört und in einer Ausnehmung des Reaktordruckbehälters untergebracht ist (nicht dargestellt). Die Ausnehmung ist mit einem Deckel 2 abgeschlossen. Durch den Deckel 2 ist eine nichtisolierte Leitung 3 verlegt, die mit der Leitung 1 verbunden ist, wie durch die Verbindungsstelle 4 angedeutet.
• Die Leitung 1 besteht aus einem Rohr 5 und einer außen auf diesem angebrachten Wärmeisolierung 6. An dem unteren Ende der Leitung 1 ist ein Stutzen 7 vorgesehen, der das Rohr 5 koaxial umgibt und an dem Deckel 2 angeschweißt ist. Der Stutzen 7 weist eine ringförmige Schulter 8 auf.
• Die Wärmeisolierung 6 umfaßt einen metallischen Außenmantel 9 sowie einen metallischen Innenmantel 10, die einen Ringraum 11 bilden. In diesem Ringraum ist keramischer Faserdämmstoff als Isoliermaterial 12 angeordnet. Der metallische Außenmantel 9 ist mit einer größeren Anzahl von Druckentlastungsbohrungen 13 versehen, wie aus der Figur 2 erkennbar ist.
• Der Ringraum 11 ist am oberen und am unteren Ende der Leitung 1 je durch ein Blech 14 bzw. 15 abgeschlossen. Die beiden Bleche 14 und 15 verjüngen sich in der Art eines Konus, wobei die Verjüngung nach oben verläuft. Die gesamte Wärmeisolierung 6 ist vorgefertigt und auf das Rohr 5 der Leitung 1 aufgeschoben. Durch Fertigungs- und Montagetoleranzen ist dabei ein Spalt 16 zwischen dem Rohr 5 und dem metallischen Innenmantel 10 entstanden, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt.
• Um den Spalt 16 abzudichten und damit die Herausbildung eines Kamineffekts zu unterbinden, ist die Anordnung des unteren Bleches 15, das sowohl mit dem Innenmantel 10 als auch mit dem Außenmantel 9 verschweißt ist, so getroffen, daß es auf der Schulter 8 des Rohrstutzens 7 zur Auflage kommt. In der Figur 2 ist dies genauer dargestellt. Durch die richtige Dimensionierung des Bleches 15 kann dafür gesorgt werden, daß einmal das Gewicht der Wärmeisolierung 6 von dem Blech 15 aufgenommen wird und zum anderen sich eine flächenhafte Auflage 17 des Bleches 15 auf der Schulter 8 ergibt. Es muß also zwischen der Steifigkeit des Bleches 15 und seiner Elastizität ein Kompromiß gefunden werden.
• Wie die Figur 3 zeigt, ist das obere Blech 14 nur mit dem Innenmantel 10 durch Schweißung verbunden. Auf der "kälteren" Seite geht das Blech 14 in einen zylindrischen Teil 18 über, der mit einer speziellen Beschichtung gegen Reibverschweißen versehen ist. Der Teil 18 verläuft koaxial zu dem Außenmantel 9 und bildet mit diesem einen Schiebesitz 19. Die beiden Mäntel 9 und 10 der Is#olierung 6 können daher ungehindert ihrer unterschiedlichen Wärmede#hnung folgen.

Claims (7)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e = = = = = = = = = = = = = = = = = = ~ = = = = = = = = = = S Senkrecht verlegte Leitung zur Führung eines heißen Mediums mit einem Rohr und einer außen auf dem Rohr vorgesehenen Wärmeisolierung, die von einem metallischen Außenmantel umgeben ist, sowie mit einem am unteren Ende der Leitung angebrachten Rohrstutzen, der das Rohr koaxial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial (12) in einem Ringraum (11) zwischen dem metallischen Außenmantel (9) und einem koaxial in diesem verlegten metallischen Innenmantel (-10) angeordnet ist, daß der Ringraum (11) am oberen und am unteren Ende der Leitung (1) durch ein sich konisch verjüngendes Blech (14 bzw. 15) abgeschlossen ist und daß das untere konusförmige Blech (15j auf einer an dem Rohrstutzen (7) vorgesehenen Schulter (8) derart aufliegt, daß der Ringspalt (16) zwischen dem Rohr (5) und dem metallischen Innenman#tel (10) abgedichtet ist.
2. 2. Senkrecht verlegte Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere konusförmige Blech (15) an dem metallischen Innenmantel (10) und dem metallischen Außenmantel (9) angeschweißt ist, während das obere konusförmige Blech (14) nur mit dem Innenmantel (10) verschweißt ist und an der dem Außenmantel (9) zugewandten Seite in einem zylindrischen Teil (18) ausläuft, der mit dem Außenmantel (9) einen Schiebesitz (19) bildet.
3. 3. Senkrecht verlegte Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (18) des oberen konusförmigen Bleches (14) eine das Reibverschweißen verhindernde Beschichtung aufweist.
4. 4. Senkrecht verlegte Leitung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine derartige Dimensionierung des unteren konusförmigen Bleches (15), daß es einerseits hinreichend steif zur Aufnahme des Eigengewichtes der Wärmeisolierung (6), andererseits elastisch genug für eine flächenhafte Auflage (17) auf der Rohrstutzenschulter (-8) ist.
5. 5. Senkrecht verlegte Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem-metallischen Außenmantel (9) der Wärmeisolierung (6) eine Vielzahl von Druckentlastungsbohrungen vorgesehen ist.
6. 6. Senkrecht verlegte Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial (12) aus keramischem Faserdämmstoff besteht.
7. 7. Senkrecht verlegte Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (1) mit einem nichtisolierten Leitungsabschnitt (3) verbunden ist, der durch einen einen Raum abschließenden Deckel (2) verlegt ist, wobei der Rohrstutzen (7) auf dem Deckel (2) aufgesetzt und sein unteres Ende an dem Deckel (2) angeschweißt ist.