DE1000649B

DE1000649B - Verbindungsstelle fuer von einem heissen Medium durchflossene rohrfoermige Teile, die aus Werkstoffen verschiedener Ausdehnung bestehen

Info

Publication number: DE1000649B
Application number: DEB37079A
Authority: DE
Inventors: Karl Bischoff
Original assignee: Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1955-09-05
Filing date: 1955-09-05
Publication date: 1957-01-10

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Verbindungsstellen für von einem heißen Medium durchflossene rohrförmige Teile, die aus Werkstoffen verschiedener Ausdehnung bestehen. Solche Verbindungsstellen, beispielsweise der Übergang von einem austenitischen Rohrteil zu einem ferritischen, sind vielfach hinter Überströmventilen, Sicherheitsventilen und Druckminderern anzutreffen. Die hierbei verwendeten ferritischen Rohrteile, also chrom-molybdän-legierte Stähle, werden deshalb genommen, um die hohen Kosten des austenitischen Materials zu vermeiden. An derartigen Verbindungsstellen ergeben sich jedoch infolge der Hitzeeinwirkung Unzulänglichkeitein; ihrem Zweck konnte bisher auch noch keine voll genügen.

Zur Vermeidung der sich an einer Verbindungsstelle der genannten Art ergebenden Mängel wird sie erfindungsgemäß durch ein Kühlmittel in ihrer Temperatur stark herabgesetzt. Hierdurch wird erreicht, daß die Unterschiede in der Wärmeausdehnung zwischen den beiden Werkstoffen so gering werden, daß sie von der Eigenspannung der Werkstoffe aufgenommen werden können.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung besteht das Kühlmittel aus derselben oder einer chemisch ähnlichen Verbindung wie das Durchflußmittel. Es kann deshalb an der Verbindungsstelle in das Durchflußmittel ohne weiteres eingeleitet werden, ohne daß sich dieses in seiner Eigenart dadurch verändert. Lediglich erfolgt eine Herabsetzung seiner Temperatur. Neben der in erster Linie gewollten Kühlung der Verbindungsstelle ist also auch eine in manchen Fällen sehr vorteilhafte Herabsetzung der Temperatur des Durchflußmittels gegeben.

Nach einer bevorzugten Ausführung des Erfindungsgedankens ist an der Verbindungsstelle ein Wärmeaustauscher einfachster Bauart angeordnet, der zweckmäßig an der Seite gegen die Strömungsrichtung des Durchflußmittels hin offen ist. Der Wärmeaustauscher wirkt gleichzeitig in gewissem Maße isolierend für die Verbindungsstelle. Das Kühlmittel läuft ringsum unmittelbar an der inneren Wandung der miteinander verbundenen Teile entlang, von dort aus über den Wärmeaustauscher in das Durchflußmittel. Den Werkstoffen der Verbindungsstelle wird dabei die Kriechwärme entzogen. Andererseits wird dem Kühlmittel Wärme zugeführt, die es um so höher temperiert, je näher es der Austrittsstelle kommt. Vorteilhaft ist in dem Wärmeaustauscher auf dessen äußerem Mantel eine schraubenförmige Führungsleiste für das Kühlmittel vorgesehen.

Eine andere Möglichkeit zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens besteht darin, das Kühlmittel außen um die miteinander verbundenen Teile zu führen. Es ist günstig, hierbei im Inneren der Teile einen Verbindungsstelle für von einem heißen

Medium durchflossene rohrförmige Teile,

die aus Werkstoffen verschiedener

Ausdehnung bestehen

Anmelder: Bopp & Reuther G. m. b. H.,
Mannheim-Waldhof, Carl-Reuther-Str. 1

Karl Bischoff, Mannheim,
ist als Erfinder genannt worden

isolierenden Einsatz anzuordnen. Während bei der ersterläuterten Bauart der Zustrom des Kühlmittels

ao abhängig vom Durchflußmittel sein muß, damit bei abgestelltem Durchfluß das Kühlmittel nicht das Innere der Verbindungsstelle füllt, ist bei der zweiten Ausführungsform mit außenliegender Kühlung die Zuleitung des Kühlmittels unabhängig vom Durchfluß.

Ferner tritt bei der letzteren keine oder nur eine unerhebliche Temperaturabsenkung des Durchflußmittels auf.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

Fig. ι einen Schnitt durch die Verbindungsstelle einer Ausführungsform,

Fig. 2 den Schnitt durch eine weitere Bauart und Fig. 3 den Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2. Der eine von zwei miteinander verbundenen Teilen,

z. B. das Ende eines Rohres i, besteht aus austenitischem Stahl, der andere Teil, 2, der Verbindungsstelle, aus ferritischem Stahl. Beide Teile sind durch Flansche 3 zusammengehalten. Deren Werkstoff liegt preislich bedeutend niedriger als der der Teile 1, 2, weil sie infolge der Kühlung der Verbindungsstelle aus verhältnismäßig billigem, unlegiertem Stahl hergestellt werden können. Die Flansche sind in an sich bekannter Weise durch Schrauben miteinander verbunden. Zwischen die beiden Teile 1 und 2 führt eine Rohrleitung 4, welche das Kühlmittel der Verbindungsstelle zuführt.

An der Verbindungsstelle wird das Kühlmittel rings um deren Innenwandungen geleitet. In dem gezeigten Beispiel dient dazu ein Wärmeaustauscher, der

in Form eines konzentrisch zur Rohrachse angeordneten runden Hohlkörpers ausgebildet ist. Sein eines in Abströmrichtung zeigendes Ende ist gegen das Rohrinnere zu abgeschlossen, das andere Ende jedoch gegen die Strömungsrichtung des Durchflußmittels hin

offen, so daß sich das Kühlmittel mit dem Medium, bevor dieses in den Bereich der Verbindungsstelle kommt, vermengt. Zweckmäßig ist auf der Außenwandung des Einsatzes 5 eine schraubengangförmige Führungsleiste 6 befestigt, durch die das Kühlmittel 5 gezwungen wird, Schraubenwindungen um den Mantel des Einsatzes zu laufen. Bei Dampf als Durchflußmittel dient zum Kühlen Wasser, das nach Durchlaufen des durch die Führungsleisten gebildeten schraubenartigen Kanals 7 sich als Sattdampf an der Austrittsstelle des Wärmeaustauschers mit dem Heißdampf mischt und die Herabsetzung dessen Temperatur bewirkt.

In dem stromaufwärts gerichteten Teil des Hohlkörpers 5 kann innen zur Durchwirbelung des Durchflußmittels und zu seiner besseren Vermischung mit dem Kühlmittel ein Drallkörper an sich bekannter Bauart (nicht gezeichnet), etwa in Form von Leitschaufeln, angeordnet sein.

Der Kühleinsatz kann nicht nur bei Ventilen, sondem auch bei sonstigen Flanschverbindungen, z. B. zwischen zwei Überhitzerteilen, eingesetzt werden. In diesem Falle kommt Sattdampf als Kühlmittel in Frage.

Die Menge des Kühlmittels wird so bemessen, daß zur Regelung der Dampftemperatur hinter Druckminderern noch eine weitere Einspritzwassermenge erforderlich ist, welche zweckmäßig durch Düsen im Dampfstrom verteilt wird und die durch bekannte Steuervorrichtungen entsprechend zugeteilt wird. Ein besonderer Vorteil der Anordnung des Kühleinsatzes liegt bei Verwendung von Kühlwasser auch darin, daß sich bei geschlossenem Druckminderer bzw. Überströmventil, also bei still stehendem Dampf, eine bestimmte Wassermenge in den Taschen des Kühleinsatzes ansammelt, die sofort in Sattdampf übergeht, sobald der Heißdampf zu strömen beginnt. Es wird damit eine augenblickliche Kühlung der Rohrleitung gewährleistet. Die starke Abkühlung der Verbindungselemente ermöglicht die Verwendung von unlegiertem Stahl für die großen Flansche und Verbindungsschrauben. Solcher Stahl ist bekanntlich billiger als Chrom-Molybdän-Stahl oder austenitischer Stahl. Schweißverbindungen kommen für diese letztgenannten Werkstoffe nicht in Betracht, weil sich durch die unterschiedliche Dehnung unter Schweißtemperatur gefährliche Risse ergeben.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel läuft das Kühlmittel außen um die Verbindungsstelle der beiden Teile 1, 2. Zur Führung des Kühlmittels dienen hier Rohrschlangen 8, die für jeden Teil entweder unabhängig voneinander oder gemeinsam durch ein Hosenrohrstück (nicht gezeichnet) in der Zuführungsleitung 9 vom Kühlmittel gespeist werden. Durch Ableitungsrohre 10 wird das Kühlmittel wieder zurückgeführt. An der Verbindungsstelle haben die Teile 1, 2 je einen Ringkanal 11, der oben durch einen Steg 12 unterteilt ist. Das in den Ringkanal 11 über das Rohr 9 eintretende Kühlmittel wird dadurch gezwungen, die Verbindungsstelle zu umlaufen. Durch ein Rohr 13 tritt dann das Kühlmittel aus dem Ringkanal 11 wieder aus und kommt über eine Rohrverbindung 14 jeweils in eine der Rohrschlangen 8. Ein Einsatz 15 isoliert zusätzlich die Verbindungsstelle und schützt sie gegen direkte Berührung mit dem heißen Durchflußmittel.

Im allgemeinen muß Dampf hinter einem Überströmventil und Druckminderer stets gekühlt werden, um die nachgeschalteten Zwischenüberhitzer zu schützen. Auch bei Sicherheitsventilen ist die Sicherung angebracht, um an den Auspuffleitungen keine plötzliche Temperaturerhöhung auftreten zu lassen. Für die beiden ersten Fälle ergibt sich durch die Erfindung insofern eine Vereinfachung, als ein bestimmter Teil des Kühlmittels durch größere Querschnitte geleitet werden kann und nicht durch die Einspritzdüsen der sonstigen Kühler gehen muß, die naturgemäß gegen Fremdkörper empfindlich sind.

Claims

Patentanspruch K:

1. Verbindungsstelle für von einem heißen Medium durchflossene rohrförmige Teile, die aus ■Werkstoffen verschiedener Ausdehnung bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch ein Kühlmittel in ihrer Temperatur stark herabgesetzt wird.

2. Verbindungsstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Durchflußmittel in seiner Temperatur herabgesetzt wird.

3. Verbindungsstelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel aus derselben oder einer chemisch verwandten Verbindung wie das Durchflußmittel besteht und von dem letzteren aufgenommen wird.

4. Verbindungsstelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel durch eine Leitung (4) in das Innere der durchflossenen Teile (1, 2) eingeführt und um deren Umfang geleitet wird.

5. Verbindungsstelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der verbundenen Teile (1, 2) ein gegen die Strömungsrichtung zu offener Wärmeaustauscher angeordnet ist.

6. Verbindungsstelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher als ein konzentrisch zu der Achse der miteinander verbundenen Teile (1, 2) angeordneter, vorzugsweise runder Hohlkörper (5) ausgebildet ist.

7. Verbindungsstelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der runde Hohlkörper (5) gegen die Strömungsrichtung zu seinen Durchmesser verringert.

8. Verbindungsstelle nach Anspruch 6 und/ oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (5) auf seinem Außenmantel eine schraubengangförmige Führungsleiste (6) für das Kühlmittel besitzt.

9. Verbindungsstelle nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der miteinander verbundenen Teile (1, 2) bzw. im Hohlkörper (5) an der Eintrittsseite des Durchflußmittels ein oder mehrere Drallkörper angeordnet ist bzw. sind.

10. Verbindungsstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel außen um die miteinander verbundenen Teile (1, 2) geführt wird.

11. Verbindungsstelle nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Teile (1, 2) ein isolierender Einsatz (15) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen