DE10108569A1

DE10108569A1 - Anlage, insbesondere Kältetechnische Anlage, mit thermisch belasteten Teilen

Info

Publication number: DE10108569A1
Application number: DE10108569A
Authority: DE
Inventors: Marc Wagner
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2001-08-30
Also published as: GB2359615A; GB0104719D0; US20010018829A1; FR2805603A1; FR2805603B1

Abstract

Anlage, insbesondere kältetechnische Anlage, mit wenigstens zwei Baugruppen (1, 2), von denen jede durch eine Tragkonstruktion (3, 4) gehalten ist und die außerdem durch wenigstens eine Verbindungseinrichtung (5) miteinander verbunden sind, die an jeweiligen Befestigungsstellen der beiden Baugruppen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Bauteile, die die tragenden Konstruktionen (3, 4) und die Verbindungseinrichtung (5) bilden, auf zumindest einem Teil ihrer Länge unterschiedliche Materialien aufweisen, die sich in ihrem Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder ihrer Wärmeleitfähigkeit unterscheiden, derart, daß, wenn der Zustand der Anlage von einem Ruhezustand auf Umgebungstemperatur in einen stabilen Betriebszustand wechselt, in dem die Temperatur den Baugruppen wesentlich von der Umgebungstemperatur abweicht, die Längenänderungen der tragenden Bauteile (3, 4) so abgestimmt sind, daß die Relativbewegung zwischen den Befestigungsstellen der Verbindungseinrichtung (5) an den beiden Baugruppen (1, 2) nicht zu wesentlichen mechanischen Spannungen in der Verbindungseinrichtung (5) führt.

Description

Die Erfindung betrifft industrielle Anlagen, insbesondere kältetechnische Anla gen, die starken Temperaturschwankungen unterliegen wie beispielsweise Anla gen zur Trennung oder Destillation von Luft auf kältetechnischem Wege.

In solchen Anlagen kommt es insbesondere am Beginn oder bei Beendigung oder Unterbrechung des Betriebs zu temperaturabhängigen Änderungen der Abmes sungen ihrer Bestandteile und zu beträchtlichen Bewegungen dieser Bestandtei le relativ zueinander. Die Baugruppen einer solchen Anlagen müssen jedoch starr miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Leitungssysteme. Im all gemeinen sorgt man bisher dafür, daß diese Anlagen einen homogenen Aufbau haben und nur homogenen Temperaturgradienten ausgesetzt sind.

Eine solche Homogenität läßt sich jedoch nicht immer erreichen, und deshalb können beträchtliche mechanische Spannungen an den Verbindungselementen auftreten, was zu Rissen oder gar zu Brüchen in den Leitungssystemen führen kann. Außerdem können Änderungen in der jeweiligen räumlichen Lage der Baugruppen den Betrieb der Anlage stören.

Dies gilt insbesondere für Anlagen, die einen der Trennkolonne zugeordneten Verdampfer aufweisen, der außerhalb der Kolonne an einer Seite derselben an geordnet und unabhängig abgestützt ist. Ebenso gilt dies für den Fall, daß zwei Gehäuse übereinander angeordnet und durch einen tragenden Mantel miteinan der verstrebt und außerdem durch ein Leitungssystem verbunden sind, das sich schneller abkühlt als der tragende Mantel.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden.

Zu diesem Zweck hat die Erfindung eine Anlage, insbesondere eine kältetechni sche Anlage zum Gegenstand, mit wenigstens zwei Baugruppen, von denen jede durch eine Tragkonstruktion gehalten ist oder die eine durch eine tragende Ver strebungskonstruktion an der anderen gehalten ist, und die außerdem durch wenigstens eine Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind, die an je weiligen Befestigungsstellen der beiden Baugruppen befestigt ist, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens zwei der Bauteile, die die tragenden Konstruktio nen und die Verbindungseinrichtung bilden, auf zumindest einem Teil ihrer Länge unterschiedliche Materialien aufweisen, die sich in ihrem Wärmeausdeh nungskoeffizienten und/oder ihrer Wämeleitfähigkeit unterscheiden, derart, daß wenn der Zustand der Anlage von einem Ruhezustand auf Umgebungstempertur in einen stabilen Betriebszustand wechselt, in dem die Temperatur der Bau gruppen wesentlich von der Umgebungstemperatur abweicht, die Längenände rungen der tragenden Bauteile so abgestimmt sind, daß die Relativbewegung zwischen den Befestigungsstellen der Verbindungseinrichtung an den beiden Baugruppen nicht zu wesentlichen mechanischen Spannungen in der Verbin dungseinrichtung führt.

Da mechanische Spannungen bei Temperaturänderungen weitgehend vermieden werden, ist die Gefahr einer Beschädigung insbesondere der Leitungen erheblich verringert, und die Betriebszuverlässigkeit der Anlage wird verbessert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Anlage durch eines oder meh rere der folgenden Merkmale gekennzeichnet sein:

- die beiden Baugruppen sind einzeln durch Tragkonstruktionen gehalten, die jeweils wenigstens auf einem Teil ihrer Länge aus Materialien bestehen, deren Wärmeausdehnungkoeffizienten sich voneinander unterscheiden;
- die Verbindungseinrichtung weist wenigstens eine Leitung auf, die die bei den Baugruppen verbindet;
- die Baugruppen sind eine Zweifachkolonne für die Luftdestillation und ein Verdampfer/Kondensator;
- die Anlage weist eine Tragkonstruktion, die wenigstens einen Teil aus Alu minium oder einer Aluminiumlegierung besitzt, und eine andere Tragkonstrukti on aus rostfreiem Stahl auf;
- die Anlage weist für die erste Baugruppe eine Tragkonstruktion auf, die durch ein selbsttragendes Gerüst dieser ersten Baugruppe gebildet wird, und für die zweite Baugruppe eine Tragkonstruktion, die einen Teil aus einem von dem Material des selbsttragenden Gerüstes verschiedenen Material aufweist;
- der Teil der Tragkonstruktion, der aus dem von dem Material des selbsttra genden Gerüstes verschieden Material besteht, ist der obere Teil dieser Tragkon struktion und trägt die zweite Baugruppe;
- die Anlage weist eine dritte Baugruppe auf, deren Temperatur sich beim Wechsel von dem Ruhestand in den Betriebszustand ebenfalls wesentlich än dert, und diese dritte Baugruppe ist durch die Tragkonstruktion gehalten ist, die auch die zweite Baugruppe trägt.
- ein Teil der Tragkonstruktion, der aus einem von dem Material des selbst tragenden Gerüstes verschiedenen Material besteht, ist der untere Teil dieser Tragkonstruktion und trägt die dritte Baugruppe;
- die Anlage weist eine dritte Baugruppe auf, deren Temperatur sich beim Wechsel zwischen dem Ruhezustand und dem Betriebszustand ebenfalls we sentlich ändert, und diese dritte Baugruppe ist in die Tragkonstruktion inte griert ist;
- die beiden Baugruppen sind miteinander durch eine tragende Verstre bungskonstruktion und durch wenigstens eine Verbindungseinrichtung verbun den, die wenigstens eine Leitung aufweist.
- die tragende Verstrebungskonstruktion und die Verbindungseinrichtung weisen Materialien auf, die sich zumindest in ihrer Wärmeleitfähigkeit unter scheiden;
- die Baugruppen sind eine Mitteldruck-Kolonne und eine Niederdruck-Ko lonne, die zusammen eine Zweifachkolonne zur Luftdestillation bilden;
- eine der Baugruppen nimmt einen Verdampfer/Kondensator auf;
- die Verbindungseinrichtung weist wenigstens eine Leitung auf, die wenig stens teilweise aus rostfreiem Stahl besteht, und die Verstrebungskonstruktion weist einen Mantel aufweist, der wenigstens teilweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnun gen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze Anlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wenn die Anlage außer Betrieb ist und sich auf Umgebungstemperatur befindet;

Fig. 2 eine Prinzipskizze der Anlage nach Fig. 1, wenn die Anlage in Betrieb ist und ihre Baugruppen sich auf sehr niedriger Tem peratur befinden;

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Abwandlung der Anlage gemäß Fig. 1, wenn die Anlage außer Betrieb ist und sich auf Umgebungs temperatur befindet;

Fig. 4 eine Prinzipskizze der Anlage gemäß Fig. 3, wenn die Anlage in Betrieb ist und ihre Baugruppen sich auf sehr niedriger Temperatur befinden:

Fig. 5 eine Prinzipskizze einer Anlage gemäß einer zweiten Ausfüh rungsform der Erfindung, wenn die Anlage außer Betrieb ist und sich auf Umgebungstemperatur befindet, und

Fig. 6 eine Prinzipskizze der Anlage gemäß der zweiten Ausführungs form, wenn die Anlage in Betrieb ist und ihre Baugruppen sich auf sehr niedriger Temperatur befinden.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Anlage weist zwei Baugruppen 1, 2 auf, bei de nen es sich beispielsweise bei einer Anlage zur Luftdestilation um eine Zweifach kolonne zur Luftdestilation und einen Verdampfer/Kondensator handeln kann, die einzeln abgestützt sind.

Die Zweifachkolonne zur Luftdestillation hat ein selbsttragendes Gerüst oder Skelett 3, das auf dem Boden steht und eine Tragkonstruktion für die Zweifach kolonne bildet, oder könnte gemäß einer Abwandlung durch eine angebaute Tragstruktur wie etwa eine Schürze getragen sein. Generell besteht das Gerüst der Zweifachkolonne oder die Schürze aus austenitischem rostfreien Stahl. Auch der Verdampfer/Kondensator ist auf einer Tragkonstruktion 4 angeordnet.

Die beiden Baugruppen 1, 2 sind durch ein oder mehrere Verbindungseinrich tungen 5 verbunden, die an zwei jeweiligen Anschlußstellen oder -bereichen die ser beiden Baugruppen befestigt sind. Bei diesen Verbindungseinrichtungen handelt es sich hier, von oben nach unten, um Leitungen zum Überführen von gasförmigem Sauerstoff (OG) vom Verdampfer/Kondensator zur Zweifachkolon ne, von flüssigem Sauerstoff (OL) und gasförmigem Stickstoff (NG) von der Zwei fachkolonne zum Verdampfer/Kondensator, und von flüssigem Stickstoff (NL) vom Verdampfer/Kondensator zur Zweifachkolonne.

Wenn eine solche Anlage nicht in Betrieb ist, befinden sich all ihre Bestandteile einschließlich der Baugruppen 1, 2, der integrierten oder separaten Tragkon struktionen 3 oder 4 und der Verbindungseinrichtungen 5 annähernd auf Umgebungstemperatur, und somit befinden sich die Anschlußstellen oder -be reiche der beiden Baugruppen, an denen die Verbindungseinrichtungen befe stigt sind, zueinander in einem vorgegebenen, konstruktionsbedingten Abstand, für den die Verbindungseinrichtungen dimensioniert sind.

Wenn die Anlage in Betrieb gesetzt wird, ändert sich die Temperatur ihrer Bau gruppen 1, 2 und allgemein ihrer aktiven Elemente, was zu einer ungleichmäßi gen Temperaturänderung der übrigen Elemente führt, in Abhängigkeit von den Materialen, aus denen sie bestehen, vom Abstand zwischen den aktiven Elemen ten und von der Temperatur des am nächsten gelegenen aktiven Elements. Die se Änderung, die insbesondere die Tragkonstruktionen 3, 4 und die Verbin dungseinrichtungen 5 beeinflußt, schreitet fort, bis die Temperaturen sich annä hernd stabilisieren, nachdem die Anlage einen dauerhaft stabilen Betriebsbe reich erreicht hat. Hieraus resultieren beträchtliche Maßänderungen der Mehr zahl der Bestandteile der Anlage, und ohne besondere Vorkehrungen, wie sie nachstehend beschrieben werden, würde auch der Abstand zwischen den Stel len oder Regionen der beiden Baugruppen, an denen die Verbindungseinrich tungen 5 befestigt sind, seinerseits beträchtlichen Änderungen unterliegen, was die Gefahr einer Beschädigung dieser Verbindungseinrichtungen mit sich bringt.

So nimmt im beschriebenen Beispiel die Temperatur der Zweifachkolonne auf ei nen sehr niedrigen Wert ab (etwa -180°C), und somit unterliegt ihr relativ hohes tragendes Gerüst 3 und gegebenenfalls ihre Schürze einer so starken Kontrakti on, daß sich die Höhe der Befestigungsstellen der Verbindungseinrichtungen 5 deutlich absenkt.

Die Temperaturabnahme des Verdampfers/Kondensators ist im wesentlichen dieselbe. Andererseits erstreckt sich der Verdampfer/Kondensator nur über eine relativ geringe Höhe, und er stützt sich auf einem die Tragkonstruktion 4 bilden den Gerüst ab, das eine relativ große Höhe hat, beispielsweise in der Größenord nung von 20 Metern. Wenn diese Tragkonstruktion 4 aus rostfreiem Stahl be steht und außerdem eine geringere Wärmeleitfähigkeit hat, fällt die Niveauab senkung der Befestigungspunkte der Leitungen am Verdampfer/Kondensator kleiner aus als bei der Zweifachkolonne, und der Abstand zwischen den beiden Befestigungsbereichen vergrößert sich. Deshalb ist erfindungsgemäß der Ver dampfer/Kondensator auf einer Tragkonstruktion 4 angeordnet, die zumindest zum Teil aus einem Material besteht, das andere Charakteristika aufweist als das Material, daß das als Tragkonstruktion für die Zweifachkolonne dienende Gerüst 3 bildet. Genauer gesagt hat das erstgenannte Material einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dies hat zur Folge, daß die im Vergleich zum Gerüst der Zweifachkolonne geringere Abkühlung der Tragkonstruktion 4 durch den größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten wenigstens eines Teils 41 der Höhe der Tragkonstruktion 4 für den Verdampfer/Kondensator kompensiert wird. Vorzugsweise hat hier der obere Teil 41 der Tragkonstruktion einen größe ren Wärmeausdehnungskoeffizienten, während ein anderer Teil 42, hier der un tere Teil, aus demselben Material wie das Gerüst der Zweifachkolonne bestehen kann.

Typischerweise bestehen die äußeren Mäntel der Zweifachkolonne, die das selbsttragende Gerüst derselben bilden, und gegebenenfalls deren Sockelschür ze aus rostfreiem Stahl, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient 13,3 × 10^-6 m/m°K beträgt, und dasselbe gilt für den Teil 42 der Tragkonstruktion 4 des Verdamp fers/Kondensators, während der Teil 41 der Tragkonstruktion 4, auf dem der Verdampfer/Kondensator aufliegt, aus Aluminium besteht, dessen Wärmeaus dehnungskoeffizient 19 × 10^-6 m/m°K beträgt, oder aus einer Aluminiumlegie rung. Die Tatsache, daß es hier der den Verdampfer/Kondensator tragende obe re Teil der Tragkonstruktion 4 ist, der aus Aluminium besteht, einem Material, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, ermöglicht eine gute Wärmeübertra gung bis zum unteren Teil aus rostfreiem Stahl.

Ganz allgemein gilt:

- wenn die Zweifachkolonne beispielsweise ein Gerüst aus austenitischem Stahl aufweist (Wärmeausdehnungskoeffizient αss = 13,3 × 10^-6 m/m°K, Wärme leitfähigkeit λss = 10 W/m°K) und die Befestigungsstellen für die Verbindungs einrichtungen 5 eine Höhe L1 haben, die bei einer Temperaturänderung DT1 der Zweifachkolonne um einen Wert dL1 variiert,
- wenn die Tragkonstruktion 4 eine Gesamthöhe L2 hat, die um einen Wert dL2 variiert, und der untere Teil 41 mit einer Höhe Lss beispielsweise aus au stenitischem Stahl besteht und einer Temperaturänderung DTss unterliegt, während der obere Teil 42 eine Höhe Lal hat und beispielsweise aus Aluminium besteht (Wärmeausdehnungskoeffizient αal = 19 × 10^-6m/m°K. Wärmeleitfähig keit λal = 160 W/m°K) und einer Temperaturänderung DTal unterliegt, so gilt dL1 = dL2,
wenn L1.αss.DTI = Lss.αss.DTss + Lal.αal.DTal.

Für eine gegebene Änderung dL1 ist es somit möglich, durch Wahl der Höhen der Teile 41, 42 der Tragkonstruktion 4 und der Wärmeausdehnungskoeffizien ten dafür zu sorgen, daß die Niveaus der Befestigungsbereiche für die Leitungen im wesentlichen in derselben Relativposition bleiben.

Wenn zum Beispiel:
L1 = L2 = 20 m, Lss = 8 m, Lal = 12 m,
Endtemperatur der Kolonne = Endtemperatur des Verdampfers/Kondensa tors = 90°K,
Umgebungstemperatur = 293°K,
beibehaltene Temperatur am Boden = 283°K,
so gilt dL1 = 20.13,3 × 10^-6.(293-90) = 0,0540 m = 54,0 mm.

Außerdem kann man die Endtemperatur an der Übergangsstelle zwischen rost freiem Stahl und Aluminium (T_interface) der Tragkonstruktion 4 aus der Wär meleitungsgleichung für die Tragkonstruktion 4 berechnen (die Querschnitte sind identisch):

λss (T_Boden - T_interface)/Lss = λal (T_interface - T_{Verdampfer/Kondensator})/L_al,

woraus man ableitet T_interface = 107°K. Hieraus folgt, daß die mittlere Endtem peratur des Stahlteils 195°K und die mittlere Endtemperatur des Aluminium teils 98°K beträgt.

Man erhält somit
dL2 = 8.13,3 × 10^-6 (293-195) + 12.19 × 10^-6 (293-98)
dL2 = 0,0104 m + 0,0444 m,
dL2 = 0,0548 m = 54,8 mm.

Somit wird die Differenz zwischen den Höhenänderungen vernachlässigbar.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Variante entspricht einer Anlage mit einer drit ten Baugruppe 2', deren Temperatur sich bei Inbetriebnahme im gleichen Sinne wie bei den ersten beiden Baugruppen ändert und sich annähernd auf einem Wert stabilisiert, der deutlich von der Umgebungstemperatur abweicht.

Man kann daher diese zusätzliche Temperaturänderung ausnutzen, um die An gleichung der Niveaus der beiden ersten Baugruppen 1 oder 2 zu erreichen oder zu verbessern.

Bei dieser Anlage zur Luftdestillation ist die dritte Baugruppe 2' eine Wärmeaus tauscherstrecke, deren Betriebstemperatur ebenfalls deutlich unter der Umgebungstemperatur liegt. Der kälteste Teil dieser Baugruppe hat eine Tempe ratur von etwa -180°C. Diese Wärmeaustauscherstrecke dient in herkömmli cher Weise dazu, die zu destillierende Luft, die zuvor auf einen Absolutdruck von 5 bis 6 bar komprimiert und von Wasser und CO₂ gereinigt wurde, bis in die Nähe ihres Taupunktes abzukühlen. Die Abkühlung der Luft erfolgt durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Strom kalter Gase aus der Zweifachkolon ne.

Gemäß einer Abwandlung kann die Baugruppe 2' ein anderer Kälteaustauscher der Anlage sein.

In Fig. 3 und 4 sind die Elemente, die denjenigen in Fig. 1 und 2 ent sprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Damit die Temperaturab senkung der Wärmeaustauscherstrecke 2' besser ausgenutzt werden kann, ist der kalte (untere) Teil derselben an einer Plattform 43 der Tragkonstruktion 4 gehalten, die in dem Teil 41 derselben ausgebildet ist und aus einem anderen Material als das Gerüst der Zweifachkolonne besteht. Dieser Teil ist dann der untere Teil der Tragkonstruktion 4. Somit liegt der Verdampfer/Kondensator vorzugsweise auf dem Teil 42 der Tragkonstruktion 4 auf, der aus demselben Material wie das Gerüst der Zweifachkolonne hergestellt ist, hier aus rostfreiem Stahl.

Es ist auch möglich, die Baugruppe 2' so in die Tragkonstruktion 4 zu integrie ren, daß ihre Temperaturabsenkung sich in praktisch allen Richtungen auf die Tragkonstruktion 4 überträgt.

Die Anlage, von der ein Teil in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, weist zwei nur zum Teil dargestellte Baugruppen 1, 2 auf, von denen eine durch eine Verstrebung konstruktion 6 mit der anderen verbunden ist. Die beiden Baugruppen 1, 2 wei sen jeweilige Gehäuse auf, die durch koaxial ausgerichtete Mäntel 10, 20 gebil det werden und die Verstrebungkonstruktion 6, die sie verbindet, ist ebenfalls ein Mantel oder eine Schürze, die koaxial mit den vorgenannten Teilen ausge richtet ist.

Die beiden Baugruppen 1, 2 sind miteinander durch Verbindungseinrichtungen 5 verbunden, die an jeweiligen Befestigungsstellen dieser beiden Baugruppen befestigt sind, die innerhalb des Volumens liegen, das durch den Mantel be grenzt ist, der die Verstrebungkonstruktion 6 bildet.

Im gezeigten Beispiel ist die Anlage eine Zweifachkolonne zur Luftdestillation. Die obere Baugruppe 2 ist dann eine Niederdruck-Kolonne, die einen Verdamp fer/Kondensator 21 enthält, von dem als Verbindungseinrichtungen 5 zwei Ver bindungsleitungen zu der unteren Baugruppe 1 ausgehen, die eine Mitteldruck- Kolonne ist, in welche die Leitungen 5 eintauchen. Die beiden Leitungen haben die Funktion, gasförmigen Stickstoff (NG) aus der Mitteldruck-Kolonne in die Niederdruck-Kolonne einzuleiten und flüssigen Stickstoff (NL) aus der Nieder druck-Kolonne in die Mitteldruck-Kolonne einzuleiten. Die Leitungen bestehen im allgemeinen aus rostfreien Stahl.

Wenn die Anlage nicht in Betrieb ist, befinden sich auch hier all ihre Bestandtei le einschließlich der Baugruppen 1, 2, der Verstrebungkonstruktion 6 und der Verbindungsleitungen 5 annähernd auf Umgebungstemperatur, und die jeweili gen Stellen oder Bereiche der beiden Baugruppen, an denen die Verbindungs einrichtungen befestigt sind, genauer, am Boden des Mantels 20 der Nieder druck-Kolonne und am Scheitel des Mantels 10 der Mitteldruck-Kolonne, haben einen vorgegebenen konstruktionsbedingten Abstand zueinander, für den die Verbindungseinrichtung dimensioniert ist.

Wenn die Anlage in Betrieb gesetzt wird, ändert sich die Temperatur der Bau gruppen 1, 2. Insbesondere füllt sich hier der untere Teil der Niederdruck-Ko lonne progressiv mit Flüssigkeit auf sehr niedriger Temperatur, die aus der Mit teldruck-Kolonne stammt (Luft, die sich zunehmend mit Stickstoff anreichert, und schließlich reiner Stickstoff, wenn die Anlage ihren stabilen Betriebsbereich erreicht). Somit nimmt die Temperatur dieses unteren Teils sehr schnell ab, ebenso wie die des oberen Teils der Kolonne 1, die mit Gas gefüllt ist (Luft, die zunehmend mit Sauerstoff abgereichert ist, und schließlich reiner Stickstoff). Ohne besondere Vorkehrungen kühlen sich die Wärmebrücken zwischen den je weiligen Befestigungsstellen für die Verbindungseinrichtungen an den Baugrup pen nicht gleichmäßig ab. Eine erste Wärmebrücke, die durch den Teil der Lei tungen 5 gebildet wird, der zwischen den Befestigungsstellen verläuft, steht näm lich mit den beiden starken Kältequellen in Berührung, während andererseits die zweite Wärmebrücke, nämlich die Verstrebungkonstruktion 6, nur auf einer kleinen Fläche mit den Endbereichen der Niederdruck-Kolonne und der Mittel druck-Kolonne in Berührung steht.

Um diese Ungleichheit zu kompensieren, benutzt man erfindungsgemäß für den als Verstrebungkonstruktion 6 dienenden Mantel ein Material, das eine bessere Wärmeleitfähigkeit als das Material hat, das die Verbindungseinrichtungen 5 bildet. Herkömmlich bestehen die Leitungen, die die Verbindungseinrichtungen 5 bilden, zumindest auf einem Teil ihrer Länge und im allgemeinen in ihrer Ge samtheit aus rostfreiem Stahl, der eine relativ mäßig Wärmeleitfähigkeit (etwa 10 W/m°K) hat. Zumindest ein Teil der Länge oder die Gesamtheit des Mantels 6 wird dann aus Kupfer gebildet, das eine sehr viel höhere Wärmeleitfähigkeit (etwa 400 W/m°K; diejenige von Aluminium beträgt etwa 160 W/m°K) aufweist oder aus einer Kupferlegierung. Daraus folgt, daß am Beginn der Abkühlung der Anlage die Temperatur der Verstrebungkonstruktion 6 insgesamt schneller ab nimmt als beim Stand der Technik. Da andererseits der Wärmeausdehnungs koeffizient von rostfreiem Stahl kaum kleiner ist als der von Kupfer (13,3 × 10^-6 m/m°K bzw. 14 × 10^-6 m/m°K), sind die entsprechenden Endabmessungen im Dauerbetriebsbereich annähernd gleich.

Bei beiden Ausführungsformen vollziehen sich somit die Längenänderungen der Einrichtungen, die zumindest auf einem Teil ihrer Länge aus unterschiedlichen Materialien bestehen (in der ersten Ausführungsform das selbsttragende Gerüst, das die Tragkonstruktion 3 der Zweifachkolonne bildet, und die Tragkonstrukti on 4 für den Verdampfer/Kondensator, und bei der zweiten Ausführungsform die Verbindungseinrichtung 5 und die Verstrebungskonstruktion 6) annähernd synchron, so daß mechanische Spannungen an den Verbindungseinrichtungen, die zu einer Relativbewegung der beiden Baugruppen führen, im wesentlichen vermieden werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungs formen beschränkt. Insbesondere ist die Erfindung auch bei Anlagen anwend bar, bei denen beim Anlaufen keine Kontraktion, wie bei Kälteanlagen, sondern stattdessen eine Wärmedehnung erfolgt, ebenso bei Anlagen, bei denen andere Materialkombinationen als austenischer rostfreier Stahl, Aluminium und Kupfer benutzt werden und/oder bei Anlagen, bei denen sowohl die Wärmeleitungskoef fizienten als auch die Wärmeausdehnungskoeffizienten der thermisch belasteten Komponenten abgeglichen werden.

Claims

1. Anlage, insbesondere kältetechnische Anlage, mit wenigstens zwei Baugrup pen (1, 2), von denen jede durch eine Tragkonstruktion (3, 4) gehalten ist oder die eine durch eine tragende Verstrebungskonstruktion (6) an der anderen ge halten ist, und die außerdem durch wenigstens eine Verbindungseinrichtung (5) miteinander verbunden sind, die an jeweiligen Befestigungsstellen der beiden Baugruppen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Bauteile, die die tragenden Konstruktionen (3, 4; 6) und die Verbindungseinrich tung (5) bilden, auf zumindest einem Teil ihrer Länge unterschiedliche Materiali en aufweisen, die sich in ihrem Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder ihrer Wämeleitfähigkeit unterscheiden, derart, daß wenn der Zustand der Anlage von einem Ruhezustand auf Umgebungstempertur in einen stabilen Betriebszustand wechselt, in dem die Temperatur der Baugruppen wesentlich von der Umgebungstemperatur abweicht, die Längenänderungen der tragenden Bauteile (3, 4; 6, 5) so abgestimmt sind, daß die Relativbewegung zwischen den Befesti gungsstellen der Verbindungseinrichtung (5) an den beiden Baugruppen (1, 2) nicht zu wesentlichen mechanischen Spannungen in der Verbindungseinrich tung (5) führt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bau gruppen (1, 2) einzeln durch Tragkonstruktionen (3, 4) gehalten sind, die jeweils wenigstens auf einem Teil ihrer Länge aus Materialien bestehen, deren Wärme ausdehnungkoeffizienten sich voneinander unterscheiden.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin dungseinrichtung (5) wenigstens eine Leitung aufweist, die die beiden Baugrup pen (1, 2) verbindet.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppen (1, 2) eine Zweifachkolonne für die Luftdestillation und ein Ver dampfer/Kondensator sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Tragkonstruktion (4), die wenigstens einen Teil (41) aus Aluminium oder ei ner Aluminiumlegierung besitzt, und eine andere Tragkonstruktion (3) aus rost freiem Stahl aufweist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die erste Baugruppe (1) eine Tragkonstruktion (3) aufweist, die durch ein selbsttragendes Gerüst dieser ersten Baugruppe gebildet wird, und für die zwei te Baugruppe (2) eine Tragkonstruktion (4), die einen Teil (41) aus einem von dem Material des selbsttragenden Gerüstes verschiedenen Material aufweist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (41) der Tragkonstruktion (4), der aus dem von dem Material des selbsttragenden Gerü stes verschieden Material besteht, der obere Teil dieser Tragkonstruktion ist und die zweite Baugruppe (2) trägt.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine dritte Baugruppe (2') aufweist, deren Temperatur sich beim Wechsel von dem Ruhestand in den Betriebszustand ebenfalls wesentlich ändert, und daß diese dritte Baugruppe (2') durch die Tragkonstruktion (4) gehalten ist, die auch die zweite Baugruppe (2) trägt.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (41) der Tragkonstruktion (4), der aus einem von dem Material des selbsttragenden Ge rüstes verschiedenen Material besteht, der untere Teil dieser Tragkonstruktion ist und die dritte Baugruppe (2') trägt.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine dritte Baugruppe (2') aufweist, deren Temperatur sich beim Wechsel zwi schen dem Ruhezustand und dem Betriebszustand ebenfalls wesentlich ändert, und daß diese dritte Baugruppe (2') in die Tragkonstruktion (4) integriert ist.

11. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bau gruppen (1, 2) miteinander durch eine tragende Verstrebungskonstruktion (6) und durch wenigstens eine Verbindungseinrichtung (5) verbunden sind, die we nigstens eine Leitung aufweist.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Ver strebungskonstruktion (6) und die Verbindungseinrichtung (5) Materialien auf weisen, die sich zumindest in ihrer Wärmeleitfähigkeit unterscheiden.

13. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 11, 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Baugruppen (1, 2) eine Mitteldruck-Kolonne und eine Nie derdruck-Kolonne sind, die zusammen eine Zweifachkolonne zur Luftdestillation bilden.

14. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß eine der Baugruppen (2) einen Verdampfer/Kondensator (21) aufnimmt.

15. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (5) wenigstens eine Leitung auf weist, die wenigstens teilweise aus rostfreiem Stahl besteht, und daß die Ver strebungskonstruktion (6) einen Mantel aufweist, der wenigstens teilweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.