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Die Erfindung betrifft eine Halterung für gekrümmte Rohre in Bohrungen von Platten od. dgl. mittels einteiliger Hülsen.
Es ist bekannt, Rohre an Rohrplatten mittels überschubrohre zu befestigen. Diese Konstruktion kann auch als Rohrdurchtrittskonstruktion verwendet werden. Bei dieser Konstruktion wird das durch die Hülse gesteckte Rohr mit der Hülse verschweisst, wobei die Schweissung am Rohr eine Beeinträchtigung des Rohrquerschnittes verursachen kann. Diese Fehlerstelle lässt sich nur schwer prüfen und kann während des Betriebes zu einem Versagen des Wärmetauschers führen. Derartige Schwachstellen sind bei hohen Sicherheiten, die bei nuklearen Einrichtungen gefordert werden, untragbar. Darüberhinaus werden durch diese Konstruktionen nur gerade Rohre gehalten. Um die Schweissung am Rohr zu verhindern, wurde schliesslich eine zweiteilige Halterungskonstruktion entwickelt, bei der die Rohrstücke keilförmig ausgebildet sind.
Diese Halterungskonstruktion ist sehr platzaufwendig, so dass sie bei engen Rohrteilungen nicht verwendet werden kann. Darüberhinaus ist bei dieser Konstruktion der Wärmeübergang zwischen Stützplatte und dem Rohr gestört, so dass die beiden Bauelemente, wenn sie von aussen beheizt werden, unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Durch die unterschiedlichen Temperaturen lockert sich infolge der unterschiedlichen Wärmedehnung die Verbindung, so dass sich der Temperaturunterschied der beiden Bauteile noch mehr vergrössert. Diese Konstruktion neigt daher zu Schwingungen, wobei ein Klappern auftritt, welches zu einer Materialbeschädigung führt. Bei gekrümmten Rohren treten noch folgende weitere Nachteile auf : Die Spannelemente sind an ihrer Innenseite zylindrisch und können sich daher nicht satt an das zu haltende gekrümmte Rohr anlegen.
Vielmehr tritt eine Punkt- bzw.
Linienberührung auf, ausser, das zu haltende Rohr wird durch grosse Einbaukräfte im Bereich des Spannungselements plastisch verformt und aus seiner Krümmung heraus in den geraden Verlauf von Bohrung und Spannelement gezwungen. Zusätzlich zu den schwer kontrollierbaren Spannungszuständen im Rohr im Bereich der Halterung muss das Rohr ausserhalb derselben einen andern als den ungestörten Verlauf annehmen, was weitere Spannungen zur Folge hat. Diese von der Halterung herrührenden Spannungen sind denen zu überlagern, die aus der Belastung im Betrieb herrühren, wodurch Spannungsspitzen entstehen können, die zum Versagen des Rohres führen.
Wird jedoch die Einbaukraft kleiner gewählt, greift die Halterung-wie oben erwähnt-nur an Teilen der Oberfläche des Rohres im Bereich der Halterung an und das Rohr wird nicht stabil gehalten. Bei etwaigen Schwingungen des Rohres treten Relativbewegungen zwischen Rohr und Spannelement auf, die zu Reibungsabtrag (fretting) führen können, wodurch das Rohr beschädigt wird, die Halterung sich weiter lockert usw., bis es zum Versagen des Rohres kommt.
Die Erfindung vermeidet die oben genannten Nachteile und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der Hülsen entsprechend der Krümmung der Rohre ausgebildet ist und die Aussenfläche der Hülsen eine Zylinder-oder Kegelform aufweist, und dass die Hülsen als Spannelemente ausgebildet sind. Insbesondere weisen die Hülsen einen an sich bekannten Schlitz auf. Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist in den Fig. l bis 3 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. l zeigt den Aufriss, Fig. 2 den Grundriss und Fig. 3 einen Schnitt längs der Schnittlinie III in Fig. 2 einer Rohrhalterung für ein schraubenförmig gekrümmtes Rohr.
Fig. l zeigt ein schraubenförmig gekrümmtes Rohr das durch die Platte--2-bzw. deren
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Die äussere Mantelfläche des Spannelements--3--ist als Kegelfläche--7--ausgeführt. Die Bohrung--S-- der Platte--2--ist kegelförmig und hat den gleichen Öffnungswinkel wie die Kegelfläche --7-- des Spannelements--3--. Die Achse--9--der Kegelfläche--7--des Spannelements--3--ist mit der Achse der Kegelfläche der Bohrung--8--identisch und schneidet die Mittellinie --5-- des schraubenförmig gebogenen Rohres--l--zweimal im Abstand der Länge des Spannelements--3--an den Schnittpunkten --10 und 11--.
Fig. 2 zeigt im Grundriss das schraubenförmig gebogene Rohr das durch die Platte--2-- durchtritt und durch das Spann element --3-- gehalten ist. Die Achse-9-der Kegelftächen-7 und 8-der Bohrung ist unter dem Winkel geneigt, der sich aus dem zweimaligen Schnitt der Achse-9-mit der Mittellinie--5--des Schraubenrohres in den Schnittpunkten--10 und 11--ergibt. In dieser Figur ist der Anschaulichkeit halber die Krümmung der Mittellinie --5-- an den Enden stark übertrieben.
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Die Spannung im Rohr ist gemäss der Erfindung nur durch die gewünschte Vorspannung des Spannelements bestimmt. Da keinerlei Gestaltänderung am gekrümmten Rohr erfolgt, ist diese Spannung eindeutig durch die aufgebrachte Einpresskraft des Spannelements definiert. Die Halterung kann also so dimensioniert werden, dass unter Betriebsbedingungen kein Lockern und daher auch kein Reibungsabtrag auftritt.
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Die Erfindung eignet sich vorteilhaft für die Halterung der Rohre in Wärmetauschern, u. zw. in jenen Ausführungen, bei denen nicht nur die Innenseite der Spannelemente satt auf den Rohren anliegt, sondern auch die Aussenseite der Spannelemente so gestaltet ist, dass sie ebenfalls satt in den Bohrungen anliegt. Dadurch wird ein guter Wärmeübergang zwischen Rohr, Spannungselement und Platte erzielt, so dass für den Betriebsfall des innen gekühlten Rohres ein Abheben zufolge unterschiedlicher Wärmedehnungen als Folge zu grosser Temperaturdifferenz weitgehend vermieden wird.
Beim gleichen Betriebsfall und rohraussenseitigen hohen Mediumstemperaturen, bei denen das verwendete Plattenmaterial zum Kriechen neigt, wird durch den guten Wärmedurchgang von der Platte zum gekühlten Rohr die Platte im Nahbereich der Halterung so gut gekühlt, dass ihre elastischen Eigenschaften und damit ihre Tragfähigkeit erhalten bleibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Halterung für gekrümmte Rohre in Bohrungen von Platten od. dgl. mittels einteiliger Hülsen,
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Rohre (6) ausgebildet ist, und die Aussenfläche (7) der Hülsen eine Zylinder- oder Kegelform aufweist, und dass die Hülsen als Spannelemente ausgebildet sind.
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