Doppelmanteliger Bauteil zur Aufnahme eines hoeberhitzten, unter Druck stehenden Mittels, besonders für Wärmekraftanlagen. Die Erfindung betrifft einen doppel- manteligen Bauteil zur Aufnahme eines hoch erhitzten, unter Druck stehenden Mittels, be sonders für Wärmekraftanlagen, bei dem sich zwischen den beiden Mänteln ein von einem Kühlmittel durchströmter Raum befin det und an dessen Aussenmantel eine Anzahl Rohrstutzen zur Verbindung von Durchfluss- rohren mit einem Innenhohlraum des Bau teils befestigt sind.
Doppelmantelige Bauteile dieser Art kom men z. B. als Kollektoren in Wärmekraft anlagen zur Verwendung, bei denen ein einen Kreislauf beschreibendes Arbeitsmittel, vor -ugsweise Luft, nachdem es durch äussere Wärmezufuhr in einem Erhitzer auf höhere Temperatur gebracht worden ist, unter Lei stungsabgabe an mindestens einen Nutz leistungsempfänger in mindestens einer Ma schine expandiert und hierauf nach Kühlung in mindestens einer Maschine wieder auf-. höheren Druck gebracht wird. Im genannten Kollektor wird dabei das in einer Anzahl von Rohrbündeln erhitzte, unter Druck stehende Arbeitsmittel gesammelt, um von dort aus der oder den Expansionsmaschinen zuzu strömen.
Der innere Mantel eines doppelmanteligen Bauteils dieser Art besteht für gewöhnlich aus dünnem Blech, das nur hitzebeständig sein muss, aber ebenso wie eine diesen Mantel umgebende Isolierschicht keine grosse Festig- keit zu besitzen braucht. Der äussere Mantel hat dagegen aus einem Metall hoher Festig keit zu bestehen. Das hocherhitzte, unter einem Druck von z. B. 50 at stehende Mittel kann beispielsweise mit einer Temperatur von über 700 C durch Rohrstutzen strömen, welche Durchflussrohre für dieses Mittel mit einem Innenhohlraum des doppelmanteligen Bauteils verbinden.
Bei solchen Betriebsver hältnissen besteht die Gefahr, dass von den hocherhitzten Rohrstutzen aus so viel Wärme in den äussern Mantelteil überströmen kann, dass dieser ebenfalls hoch erhitzt wird. Das ist jedoch höchst unerwünscht, denn bekannt lich nimmt die Festigkeit selbst von hoch legierten Stählen von einer gewissen Tem peratur an rapid ab, so dass sie beispielsweise bei der erwähnten Temperatur von<B>700'C</B> nur noch einen Bruchteil derjenigen beträgt, die z. B. bei 300 C vorhanden ist. Da aber der äussere Mantel hinsichtlich Festigkeit hohen Ansprüchen bei hohen Temperaturen und Drücken genügen sollte, so liegt es auf der Hand, dass eine Erhitzung des äussern Man tels von Bauelementen der hier in Frage kom menden Art tunlichst unterbunden werden sollte.
Zu diesem Behufe sind nun bei einem doppelmanteligen Bauteil der eingangs er wähnten Art gemäss der Erfindung im Innern der Rohrstutzen durch achsgleich zu denselben angeordnete Hohlkörper Räume begrenzt, die eine zwangsmässige Führung eines Teils des den Zwischenraum zwischen den beiden Män teln bestreichenden Kühlmittels in solcher Weise bewirken, dass Wärmeübertragungen von dem den Innersten der Stutzenhohl- körper durchströmenden, hocherhitzten Mit tel auf den zugeordneten Rohrstutzen weit gehend unterbunden sind.
Das Kühlmittel kann, nachdem es die von den Hohlkörpern begrenzten Räiune durchströmt hat, unmittel bar oder durch einen allen Rohrstutzen ge meinsamen Abströmraum in den Innenhohl- raiun des Bauteils oder z. B. auch in einen allen Rohrstutzen gemeinsamen Abströmraum gelangen, der vom Innenhohlraum des Bau teils getrennt ist.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen doppelmanteligen Kollektor mit Rohrstutzen, in deren Innern durch zwei achsgleich dazu angeordnete Hülsen Räume begrenzt sind, die untereinander und ferner mit dem Innenhohl raum des Kollektors und dem Raum zwischen den zwei Kollektormänteln in Verbindung stehen,
Fig. 2 eine Einzelheit der Bauart nach Fig. 1 in grösserem Massstab, Fig. 3 eine Ausführungsform, bei der die Räume zwischen zwei Hülsen im Innern der Rohrstutzen an einen gemeinsamen Abström.- raum angeschlossen sind, der seinerseits mit dem Innenhohlraum des doppelmanteligen Bauteils in Verbindung steht und Fig. 4 eine Ausführungsform, bei welcher die Räume zwischen den zwei Hülsen der ver schiedenen Rohrstutzen an einen.
gemeinsamen Abströmraum angeschlossen sind, der vom Innenhöhlraiun . des doppelmanteligen Bau teils getrennt ist und an eine eigene Abström- leitung angeschlossen ist.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Sammelraum für ein hocherhitztes, unter Druck stehendes Mittel. Dieser Raum 1 wird von einem Innen mantel 2 aus hochhitzebeständigem Metall be grenzt, der von einer Isolierschieht 3 um- geben ist, durch die Wärmestrahlungen naeb aussen verhindert werden. Die Isolierschicht 3 ist ihrerseits von einem Schutzblech 4 umfasst. 5 bezeichnet einen glockenförmigen äussern Metallmantel, der aus einem Werkstoff hoher Festigkeit besteht.
Zwischen dem äussern Mantel 5 iuid dem Schutzblech 4 ist ein Hohlraum 6 vorgesehen, dem durch eine Lei tung 7 ein Kühlmittel zuströmt, dessen Druck unwesentlich höher ist als der Druck des im Raum 1 zu sammelnden, hocherhitzten Mittels. Infolgedessen sind die Teile 2, 3 und 4 vom Druck praktisch entlastet, so dass sie hinsichtlich Festigkeit geringen Anfor derungen zu genügen haben. Der äussere Mantel 5 muss dagegen dem im Raum 6 herr schenden Druck widerstehen können.
Hat der beschriebene Bauteil z. B. als Kol lektor für in einen Erhitzer auf etwa 670 C erhitzte Lift von z. B. 50 at einer Wärme kraftmaschine zu dienen, in welcher Luft einen Kreislauf beschreibt und nach erfolgter Erhitzung in einer Turbine zwecks Erzeu gung von Nutzleistung entspannt und an schliessend in einem Verdichter wieder auf höheren Druck gebracht wird, so kann dem Raum 6 als Kühlmittel Luft zugeführt wer den, welche dem Kreislauf zwischen der Aus trittsstelle der Luft aus dem Verdichter und ihrer Eintrittsstelle in den Erhitzer entnom men wird.
Die hocherhitzte Luft strömt durch Durchflussrohre 8 dem Sammelraum 1 zu. Die Verbindung der Rohre 8 mit dem Sam melraum 1 erfolgt durch Rohrstutzen 9, die gegen den Aussenmantel 5 hin, mit dem sie verschweisst sind, erweitert sind. In den er weiterten Teil der Rohrstutzen 9 sind zwei achsgleich dazu angeordnete Hülsen 10, 11 eingebaut. Jede Innenhülse 10 bildet mit dem zugeordneten Rohrstutzen 9 ein Ganzes, und sie weist denselben Innendurchmesser wie der nicht erweiterte Teil des Stutzens 9, d. h. den selben Innendurchmesser wie das zugeordnete Durchflussrohr 8 auf. Die äussern Hülsen 11. sind am Schutzblech 4 befestigt, und sie mün den unmittelbar in den Sammelraum 1.
Die Aussenhülse 11 begrenzt zusammen mit der Innenwand des erweiterten Teils des zugeord neten Rohrstutzens 9 einen zylindrischen Raum 12 und je zwei zugeordnete Hülsen 10 und 17. begrenzen zusammen einen zylindrischen Raum 13. Die zwei Räume 7.2 und 13 stehen am obern Ende der Hülse 12 miteinander in Verbindung; ferner steht der zylindrische Raum 12 mit dem Kühlraum 6 und der zylin drische Raum 1.3 mit dem Sammelrahm 1 in Verbindung. Folglich kann ein Teil des denn Kühlraum 6 zuströmenden Kühlmittels durch die zylindrischen Räume 12 und 13 unmittel bar in den Sammelraum 1 gelangen.
Das durch die zylindrischen Räume 12 und 13 strömende Kühlmittel -unterbindet weitgehend Wärmestrahlungen von den sehe heissen Hülsen 1.0, die von dem. hocherhitzten Mittel durchströmt werden, nach den Rohr stutzen 9 und auch von den äussern Hülsen 11 nach dem diese umgebenden Teil des Aussenmantels 5. Dadurch wird eine gefähr liche Erhitzung dieses Mantels 5 verhindert.
Das im Raum 1. sieh sammelnde hoch erhitzte und unter Druck stehende Mittel kann durch eine Leitung 11 aus dein Raum 1. abströmen.
Bei der beschriebenen Bauart lassen sich die Durchflussrohre 8 und die Stutzen 9 aus einem Stahl mit grossem Wärmeausdehnungs- koeffizient und der Aussenmantel 5 aus einem Stahl mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffi- zient herstellen, weil durch die beschriebene Kühlung die Schweissnähte zwischen den zwei Stahlsorten sich so tief kühlen lassen, z. B. bis auf 2001 C, dass in diesen Nähten keine gefährlichen Wärmespannungen auf treten.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der beschriebenen vor allem dadurch, dass der zylindrische Raum 15 zwischen der innern Hülse 16 und der äussern Hülse 17 nicht mit dem Innenhohlraum 18 des doppelmanteligen Bauteils in Verbindung steht, sondern an einen allen Stutzen 19 der Rohre 20 gemeinsamen Abströmraum 21 an geschlossen ist, der durch eine Leitung 22 mit dem Innenhohlraum 18 des doppelmanteligen Bauteils in Verbindung steht.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Bauart ist ein allen Rohrstutzen 23 gemeinsamer Abström- ratin 21, in den das diese Stutzen kühlende Mittel gelangt, von dem Innenhohlraum 25 des doppelmanteligen Bauteils getrennt. Dem Raum 2.1 ist daher eine eigene Abströmleitung 26 für das in denselben gelangende Kühl mittel zugeordnet.