CH356963A - Verfahren zur Reduzierung der Spannungen in der Wand eines Hohlkörpers - Google Patents

Description

      Verfahren    zur     Reduzierung    der     Spannungen    in der Wand eines     Hohlkörpers       Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Redu  zierung der Spannungen in der Wand eines Hohl  körpers, der ein hohe Temperatur und hohen     Druck     aufweisendes Mittel enthält und aussen durch ein  strömendes Mittel niedrigerer Temperatur gekühlt  wird.  



  Es ist eine Rohrleitung bekannt, bei der ein ein  heisse Gase oder Dämpfe führendes Seelenrohr unter  Zwischenschaltung wärmeisolierender Stoffe umhül  lendes, druckfestes Rohr zwecks Verringerung seiner  Wärmedehnung im Abstand von einem Aussenrohr  umhüllt ist, zur Bildung eines von einem Kühlmittel       durchflossenen    Hohlraumes.  



  Weiter ist es bekannt, dampfführende Teile einer       Hochdruck-Heissdampf-Turbinenanlage,    die hohem  Druck und hoher Temperatur ausgesetzt sind, mit  einem Kühlmantel zu umgeben, dessen Mantelräu  men Kühldampf zugeführt wird. Es ist dabei beab  sichtigt, Wärmedehnungen und Wärmespannungen  klein zu halten.  



  Bei einem solchen Vorgehen sind jedoch allein  die Spannungen infolge der Wärme berücksichtigt.  Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu ver  meiden und eine noch günstigere     Beanspruchung     hohen Temperaturen und hohen Drücken     ausgesetzter     Bauteile zu ermöglichen. Bei einem Hohlkörper der  eingangs beschriebenen Art wird zu diesem Zweck  erfindungsgemäss die Kühlung so bemessen, dass die  sich aus dem Druck- und Temperaturunterschied der  auf der inneren und äusseren Seite der Wand befind  lichen Mittel ergebende Beanspruchung der Wand  an deren äusseren Oberfläche zumindest     angenähert     gleich gross ist wie an deren inneren Oberfläche.  



  Der Erfindung liegt die Erkenntnis     zugrunde,    dass  die Spannungen bei einem Hohlkörper längs der  Wanddicke stark unterschiedlich sind und für die Be  anspruchung infolge     Innendrucks    von innen nach    aussen abnehmen, während aus der Beanspruchung  infolge Wärme innen Druckspannungen und aussen  Zugspannungen entstehen, die Spannungen also von  innen nach aussen zunehmen. Da der Spannungsver  lauf in beiden Fällen     angenähert        geradlinig    ist, wird  als Folge der erfindungsgemässen Massnahme die  Summe beider Spannungen über die ganze Wanddicke  hin praktisch gleiche Höhe haben.

   Für die Wand des  Hohlkörpers ergibt sich so eine gleichmässige, sehr  günstige Beanspruchung, was sich besonders bei dick  wandigen Rohren und Gehäusen     vorteilhaft    auswirkt.  



  Der Bestimmung der genannten Beanspruchungen  der Wand an der inneren und äusseren Oberfläche  können beispielsweise die     Tangentialspannungen    oder  die Vergleichsspannungen zugrunde gelegt werden.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des  Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung  veranschaulicht. Es zeigen:       Fig.    1 einen Schnitt durch eine Rohrleitung für  hocherhitzten Hochdruckdampf und       Fig.2    einen Ausschnitt aus der Wand der in       Fig.    1 dargestellten Rohrleitung in grösserem Mass  stab mit eingezeichneten Spannungen.  



  Die Rohrleitung weist ein Rohr 1 auf, das auf  der Innenseite gegenüber dem heissen Dampf durch  ein Seelenrohr 2 und durch zwischen diesem und  dem Rohr 1 befindlichen, als Isoliermittel dienenden,  stagnierenden Dampf isoliert ist. Um das Rohr 1 ist  ein Mantelrohr 3 angebracht. Das     Kühlmittel    fliesst  im Zwischenraum zwischen dem     Mantelrohr    3 und  dem Rohr 1. An Stelle des Mantelrohres 3 könnten  jedoch auch andersartige     Hohlräume    für den Kühl  mittelstrom bildende Elemente - angeordnet werden.  



  In der     Fig.    2 sind über einem     Radialstrahl    x die  verschiedenen     Tangentialspannungen    in der Rohr  wand 1 aufgetragen. Die vom     Innendruck    (dem  Druck des Dampfes) herrührende Zugspannung ist      dabei mit     aD,    die von der Wärmebeanspruchung  (Temperaturunterschied     zwischen    Dampf und Kühl  mittel) bewirkte Spannung mit     aw,    die durch Über  lagerung der beiden     Spannungen        6D    und     a\v    sich er  gebende resultierende Spannung mit UR bezeichnet.  



  Die Kühlung ist beispielsweise durch Regelung  der Menge und der Temperatur des     Kühlmittels    so  bemessen, dass die Spannung     aR    an der äusseren Ober  fläche der Wand gleich gross ist wie die Spannung GR  an der inneren     Oberfläche,    womit die resultierenden  Spannungen     ap,    über die ganze Wanddicke praktisch  gleich gross sind.  



  Zur selbsttätigen     Regulierung    der Kühlung kön  nen Einrichtungen vorgesehen werden, die die Tem  peratur der äusseren     undioder    inneren Oberfläche  der Wand messen, und Einrichtungen, die die Kühl  wirkung, beispielsweise den     Kühlmitteldurchsatz,    den  Messungen entsprechend regulieren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Reduzierung der Spannungen in der Wand eines Hohlkörpers, der ein hohe Tempera tur und hohen Druck aufweisendes Mittel enthält und aussen durch ein strömendes Mittel niedrigerer Temperatur gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung so bemessen ist, dass die sich aus dem Druck- und Temperaturunterschied der auf der inneren und der äusseren Seite der Hohlkörperwand befindlichen Mittel ergebende Beanspruchung der Wand an deren äusseren Oberfläche zumindest an genähert gleich gross ist wie an deren inneren Ober fläche. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Bestimmung der genannten Beanspruchungen der Wand die Tangentialspannun- gen zugrunde gelegt werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Bestimmung der genannten Beanspruchungen der Wand die Vergleichsspannun gen zugrunde gelegt werden. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wand an ihrer Innenseite mit einer Isolierung versehen wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zumindest die eine der Tempera turen von Innen- und Aussenoberfläche der Wand mit Messeinrichtungen gemessen und der Kühlmittel durchsatz den Messungen entsprechend reguliert wird.