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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Rohrleitungssystem zur Führung
eines Strömungsmediums, insbesondere
zum Einsatz in einer kerntechnischen Anlage. Sie betrifft weiter
eine Kernkraftwerksanlage mit einem derartigen Rohrleitungssystem.
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Rohrleitungssysteme oder -netzwerke
werden in den unterschiedlichsten Ausführungen für industrielle Anwendungen
eingesetzt. Sie bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von miteinander
verbundenen Rohrsegmenten, die miteinander ein geschlossenes System
bilden und von einem in der Regel flüssigen oder auch gasförmigen Arbeits-
oder Strömungsmedium
durchflossen bzw. durchströmt werden.
Diese Rohrleitungsnetzwerke sind konstruktiv auf ihre jeweiligen
Anforderungen ausgelegt, so dass insbesondere ihre Stabilität auf den
bei industriellen Anwendungen anfallenden Druck des Strömungsmediums
im Rohrinneren angepasst ist. Ein Rohrleitungssystem ist in der
Regel mit einer Anzahl von funktionalen Ventilen versehen, über die
sich manuell oder auch automatisch die Zu- und Abfuhr des Arbeitsmediums
sowie die Bespeisung der in der Regel vielfältigen sich verzweigenden Rohrsegmente regeln
und steuern lässt.
Ventile werden ebenfalls zur Sicherheit als sogenannte Sicherheits-
oder Abblasventile eingesetzt, um das Rohrleitungssystem oder andere
angeschlossene Komponenten vor Beschädigungen und Zerstörung durch
auftretende extreme Drücke
des Arbeitsmediums zu schützen. Üblicherweise
umfasst auch der Primärkreislauf
einer Kernkraftanlage ein derartiges Rohrleitungssystem.
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Bei der Verwendung derartiger Rohrleitungssysteme
im industriellen Bereich können
bei entsprechender Anwendung chemische und physikalische Prozesse
im Rohrleitungsinneren auftreten, die zur Bildung von brennbaren
oder auch explosiven Gasen führen.
Außerdem
können
Mischgase wie insbesondere Knallgase entstehen, die bei einem entsprechen Kombinationsverhältnis hochexplosiv sind.
Die Bildung dieser Gase ist in der Regel unkritisch, da die Menge
der entstehenden Gase im Vergleich zum Arbeitsmedium relativ gering
ist und sie sich durch die Strömungsbewegung
des Arbeitsmediums in diesem verteilen. In Teilsegmenten des Rohrleitungsnetzwerks
oder in vergleichsweise höher
gelegenen Rohrsegmentabschnitten können sich diese Gase, die in
der Regel im Vergleich zum Arbeitsmedium eine geringere Dichte aufweisen,
jedoch ansammeln und aufkonzentrieren, was je nach den vorherrschenden
Bedingungen sogar zur Bildung explosiver Gemische führen kann.
Rohrleitungssysteme können daher
für eine
bedarfsweise Entgasung von explosionfähigen Gasen ausgelegt sein.
Dies kann beispielsweise durch eine gezielte Ansammlung der Gase
in Steigungsleitungselementen geschehen, von wo aus die explosionsfähigen Gase
dann mittels Ventilen einer kontrollierten Verbrennung zugeführt werden
oder alternativ durch katalytische Elemente im Bereich des Steigungselementes
in nichtexplosionsfähige
chemische Verbindungen umgewandelt werden.
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Nachteilig an diesem Aufbau der Entgasung ist,
dass die explosiven Gase zur Abfuhr oder Umwandlung unmittelbar
im Rohrleitungsnetzwerk angesammelt und konzentriert werden. Zudem
erfolgt die bedarfsweise Entgasung üblicherweise durch aktive Maßnahmen
oder Eingriffe. Derartige Konzepte sind daher für hoch sicherheitsrelevante
Systeme wie beispielsweise bei einem Einsatz in kerntechnischen
Anlagen, die möglichst
passiv und somit fehlersicher ausgelegt sein sollten, nur bedingt
geeignet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Rohrleitungssystem der oben genannten Art anzugeben,
das selbst im Falle der Bildung möglicherweise explosionsfähiger Gasgemische
eine besonders hohe betriebliche Sicherheit aufweist und somit für den Einsatz
unter hohen Sicherheitsanforderungen, beispielsweise in einer kerntechnischen Anlage,
besonders geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
im Innenraum einer Anzahl von Rohrleitungssegmenten jeweils ein
Strömungsdämpfer angeordnet
ist.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass eine besonders hohe betriebliche Sicherheit in einem Rohrleitungssystem
der genannten Art selbst bei der Bildung möglicherweise explosiver Gasgemische
erreicht werden kann, indem das Erreichen von Zündbedingungen für die jeweiligen
Gasgemische konsequent unterdrückt
wird. Gerade bei weit verzweigten, komplexen Rohrleitungssystemen kann
es infolge der Leitungsführung
zur Aufkonzentration von Gasen in besonderen, im Allgemeinen vergleichsweise
hoch gelegenen Teilbereichen kommen. Somit könnten sich Gaspolster bilden,
die in Teilbereichen an das ansonsten üblichennreise flüssige Strömungsmedium
angrenzen. Im flüssigen Strömungsmedium
können
sich Druckwellen ungedämpft
oder nur wenig gedämpft
ausbreiten oder in bestimmten Fällen,
beispielsweise bei der Bildung akustischer Resonanzen, sogar eine
Verstärkung
erfahren. Falls derartige Druckwellen aus dem flüssigen Strömungsmedium auf ein benachbartes
Gaspolster treffen, könnte
dies zu einer Kompression des Gaspolsters und damit verbunden zu
einer lokalen Temperaturerhöhung
im Gaspolster führen.
Falls das Gaspolster explosive Gasgemische umfasst, könnte die
damit verbundene Temperaturerhöhung
zum Überschreiten
der Zündgrenze
und somit zur Auslösung
einer Explosion führen.
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Um zur Erhöhung der betrieblichen Sicherheit
des Rohrleitungssystems eine derartige druckwelleninduzierte Zündung in
lokal gebildeten Gaspolstern konsequent zu vermeiden, sollte das
Rohrleitungssystem daher an geeignet gewählten Stellen mit Mitteln zur
Dämpfung
derartiger Druckwellen ausgerüstet
sein. Dazu sind innerhalb von Rohrleitungssegmenten geeignet gewählte Strömungsdämpfer vorgesehen,
wobei die Strömungsdämpfer insbesondere
in räumlicher
Nähe derjenigen
Orte angeordnet sein sollten, in denen mit der Bildung von Gaspolstern
zu rechnen ist. Da eintreffende Druckwellen insbesondere mit einer
lokalen Beschleunigung des Fluids vergleichbar sind, sind die Strömungsdämpfer dabei
insbesondere als Mittel zur Dämpfung
oder Begrenzung einer Beschleunigung des Fluids, also als Fluidbeschleunigungsdämpfer, ausgestaltet.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung
ist das Rohrleitungssystem für
eine besondere Absicherung der Umgebung von an Rohrsegmente angeschlossenen
Ventilen, insbesondere von Sicherheits- oder Abblaseventilen, ausgelegt.
Gerade in dem Fall, dass sich ein Gaspolster der oben beschriebenen
Art unmittelbar benachbart zu einem geodätisch vergleichsweise hoch
gelegenen Sicherheits- oder Abblaseventil bildet, wird bei einem
Ansprechen des Sicherheits- oder Abblaseventils infolge einer globalen Druckerhöhung im
Rohrleitungssystem zunächst eine
vergleichsweise große
Menge von Gas aus dem jeweiligen Gaspolster über das Sicherheitsventil an eine
entsprechende Ableitung abgeführt.
Infolge dessen sinkt der Druck im Bereich des Sicherheitsventils vergleichsweise
stark ab, was zur Schließung
des Ventils führen
könnte,
bevor das Gaspolster vollständig
abgebaut wurde. Falls in einer derartigen Situation ein Druckpuls über das
flüssige
Strömungsmedium
in den Bereich des Ventils gelangt, kann eine besonders gravierende
Kompression des im Bereich des Ventils verbliebenen Gases mit entsprechend stark
ausgeprägter
lokaler Temperaturerhöhung
resultieren.
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Um daher derartige Ventile in besonderem Maße gegenüber derartigen
Effekten abzusichern, ist vorteilhafterweise einem oder insbesondere
jedem derartigen Ventil jeweils ein Strömungsdämpfer der genannten Art zugeordnet,
wobei vorzugsweise der Innenraum des jeweiligen Rohrleitungssegments
einen ersten Teilraum aufweist, der medienseitig über den
jeweiligen Strömungsdämpfer mit
einem als Gassammelraum für
das zugeordnete Ventil vorgesehenen zweiten Teilraum des Innenraums
verbunden ist. Um dabei eine zielgerichtete und konsequente Behandlung
der möglicherweise
entstehenden Gase zu gewährleisten,
ist das jeweilige Rohrleitungssegment in weiterer vorteilhafter
Ausgestaltung im Bereich seines Gassammelraums im Wesentlichen vertikal
ausgerichtet. Dadurch ist insbesondere gewährleistet, dass sich das Gas
mehr oder weniger vollständig
im dafür
vorgesehenen Gassammelraum aufkonzentriert, wobei der Gassammelraum
durch den zugeordneten Strömungsdämpfer gegen
die unkontrollierte Einleitung von Druckpulsen aus dem Strömungsmedium
abgesichert ist.
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Eine noch weiter erhöhte Betriebssicherheit ist
dabei erreichbar, indem das Rohrleitungssystem für einen besonders frühzeitigen
Abbau sich eventuell aufkonzentrierender Gase ausgelegt ist. In
einer vorteihaften Ausgestaltung kann dabei die Erkenntnis genutzt
werden, dass bei vergleichsweise erhöhten Gasgehalten die Sättigungstemperatur
im Strömungsmedium
herabgesetzt wird. Die Bildung einer Gasansammlung oder eines Gaspolsters
kann somit anhand einer lokalen Temperatur-Absenkung detektiert
werden. Zum frühzeitigen
Abführen
sich möglicherweise
bildender Gaspolster ist daher das jeweilige Sicherheits- oder Abblaseventil
vorteilhafterweise derart angesteuert, dass in Abhängigkeit
von einem lokalen Temperaturkennwert ein Öffnen des Ventils ausgelöst wird,
wobei der lokale Temperaturkennwert vorteilhafterweise im Bereich
eines dem jeweiligen Ventil zugeordneten Gassammelraums und/oder
im Bereich des dem jeweiligen Ventil zugeordneten Strömungsdämpfers ermittelt
wird. Dazu ist vorteilhafterweise dem oder jedem Strömungsdämpfer jeweils
ein Temperatursensor zugeordnet, der ausgangsseitig mit einem Stellglied
für das
jeweilige Ventil verbunden ist.
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Der Strömungsdämpfer kann als geeignetes Einbauteil
für das
jeweilige Rohrleitungssegment ausgebildet sein, das vorzugsweise
einen für
die Dämpfung
eines eintreffenden Druckpulses ausreichenden Strömungswiderstand
für das
beschleunigte Strömungsmedium
aufweist. Dabei könnte
der Strömungsdämpfer beispielsweise
als Lochplatte, Netz oder anderes geeignetes Einbauteil ausgebildet sein,
wobei die charakteristischen Dimensionierungsparameter an die Erfordernisse
des Strömungswiderstandes
angepasst sind. Vorteilhafterweise ist der Strömungsdämpfer dabei als poröser Füllkörper ausgebildet,
der in einem Teilabschnitt des Innenraums des jeweiligen Rohrleitungssegments angeordnet
ist.
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Für
eine besonders hohe Flexibilität
mit einer Vielzahl von Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Einstellung
eines gewünschten
Strömungswiderstand
oder zur Anpassung an weitere Randbedingungen ist der Strömungsdämpfer vorteilhafterweise durch
poröses
Füllmaterial
gebildet, das in der Art einer Schüttung in einem Teilabschnitt
in den Innenraum des jeweiligen Rohrleitungssegments eingefüllt ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Füllmaterial
aus annähernd
sphärischen
Partikeln gebildet. Durch die Verwendung derartiger sphärischer
Partikel, die in der Art einer Schüttung in den jeweiligen Teilabschnitt
eingefüllt
sind, lässt
sich nämlich
ein Füllungsgrad
des im Teilabschnitt zur Verfügung
stehenden Volumens von bis zu 74% erreichen.
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Aufgrund der Strömungsverhältnisse bei der Umströmung derartiger
sphärischer
Partikel durch das Strömungsmedium
ist zudem gewährleistet, dass
bei gleichbleibender, kontinuierlicher Durchströmung der Strömungswiderstand
nahezu konstant bleibt und somit eine gleichbleibende Durchströmung des
Strömungsdämpfers gewährleistet
ist. Falls andererseits, beispielsweise durch das Eintreffen eines Druckpulses,
in der Art einer Beschleunigung des Medienstroms eine mehr oder
weniger schlagartige Erhöhung
des einströmenden
Mediums erfolgt, steigt der Strömungswiderstand
annähernd
proportional zur Höhe
der auftretenden Beschleunigung an, so dass gerade beim Eintreffen
eines Druckpulses eine besonders hohe Dämpfung der Durchströmung erfolgt.
Durch eine derartige "virtuelle
Massenkraft" ist somit
eine inhärent
selektive Dämpfungswirkung
erreichbar, die einerseits eine kontinuierliche Durchströmung des
Strömungsdämpfers nur
wenig behindert, andererseits aber im Fall sich kurzfristig schnell ändernder
Durchströmungsraten
eine hohe Dämpfungswirkung
entfaltet. Gerade in einer derartigen Ausgestaltung wirkt der Strömungsdämpfer somit
als Fluidbeschleunigungsdämpfer.
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Die Verwendung eines derartig aufgebauten Strömungsdämpfers in
Verbindung mit einem Sicherheits- oder Abblaseventil ist somit besonders
günstig, da
einerseits durch den Strömungsdämpfer die
eigentliche Funktion, nämlich
im Bedarfsfall die kontinuierliche Abgabe von Strömungsmedium
nach außen,
nicht wesentlich behindert wird, wobei andererseits das Sicherheits-
oder Abblaseventil zuverlässig gegen
die Kompression von Gasen in seiner unmittelbaren Umgebung durch
eintreffende Druckpulse geschützt
ist. Vorteilhafterweise weisen die Partikel eine Partikelgröße von etwa
fünf bis
zehn Millimetern auf.
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Für
eine besonders hohe Langlebigkeit der eingesetzten Komponenten ist
der Füllkörper bzw. das
Füllmaterial
vorteilhafterweise aus im Hinblick auf das Strömungsmedium chemisch inertem
Material gebildet. Beispielsweise ist für ein Rohrleitungssystem, das
zur Führung
eines Wasser-Dampf-Gemisches als Strömungsmedium vorgesehen ist,
die Verwendung von Zirkonoxid (ZrO2) besonders
geeignet. Ein zuverlässiges
Abführen
von sich im Bereich eines Ventils möglicherweise ansammelndem Gas
ist erreichbar, indem ein Rohrleitungssegment vorteilhafterweise über ein
zugeordnetes Abblaseventil mit einer Entgasungsrohrleitung verbunden
ist, die einen im Vergleich zum jeweiligen Rohrleitungssegment geringeren
Querschnitt aufweist. Der Querschnitt der Entgasungsrohrleitung
ist dabei vorzugsweise derart gewählt, dass eine vergleichsweise
langsame Entgasung gewährleistet
ist, so dass durch die Entgasung oder das Gasabblasen die Hauptprozesse
oder -strömungen
im eigentlichen Rohrleitungssystem möglichst nicht oder nur wenig
gestört
werden.
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Das System ist dabei in weiterer
vorteilhafter Ausgestaltung für
eine zuverlässige
Entfernung explosionsfähiger
Gase aus dem Abgasstrom ausgelegt. Dazu ist die Entgasungsrohrleitung
in vorteilhafter Ausgestaltung mit einem System für eine kontrollierte
Verbrennung von explosiven Gasen und/oder mit einem katalytischen
Rekombinator verbunden.
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Aufgrund des erreichbaren vergleichsweise hohen
passiven Sicherheitsstandards, mit denen ohne Rückgriff auf aktive Mittel oder
Eingriffe in die Strömungsführung eine
mögliche
Zündung
von zündfähigen Gasgemischen
weitgehend vermieden ist, ist das Rohrleitungssystem in besonderem
Maße für den Einsatz
in einer Kernkraftwerksanlage geeignet. Insbesondere ist dabei die
Ausgestaltung des Primärkreislaufs
der Kernkraftwerksanlage als derartiges Rohrleitungssystem vorteilhaft.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile
bestehen insbesondere darin, dass durch die Verwendung der Strömungsdämpfer in
ausgewählten
Rohrsegmenten mit einfachen Mitteln ein besonders wirksamer Explosionsschutz
erreichbar ist. Das zur Bildung des Strömungsdämpfers verwendete poröse Material
stellt einerseits eine durchlässige
Füllung des
Rohres dar, die den Transport von flüssigen und gasförmigen Materialien
durch den Strömungsdämpfer erlaubt.
Andererseits werden sich ausbreitende Druckwellen im Strömungsmedium
durch den Strömungsdämpfer, insbesondere
durch das poröse
Material, abgeschwächt
oder gestoppt, so dass explosionsfähige Gase nicht unzulässig komprimiert
werden. Die durch das Schließen
von Ventilen auftretenden Druckwellen werden ebenfalls durch das
poröse Material
hinreichend stark gedämpft.
Das poröse
Material stellt damit eine Möglichkeit
dar, explosionsfähige
Gase bei einer gleichzeitigen Durchlässigkeit von flüssigen und
gasförmigen
Materialien vom restlichen Rohrleitungsnetzwerk entkoppelt und insbesondere von
auftretenden Druckwellen entkoppelt zu halten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
Darin zeigt die Figur einen Ausschnitt aus einem Rohrleitungssystem
des Primärkreislaufs
einer Kernkraftwerksanlage.
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Das Rohrleitungssystem 2 kommt
dabei im Ausführungsbeispiel
im oder als Primärkreislauf
einer kerntechnischen Anlage zum Einsatz, ist aber in der Figur
für eine
vereinfachte Darstellung lediglich auszugsweise gezeigt. Selbstverständlich können die
anhand des dargestellten Ausschnitts erläuterten Konzepte in umfassenden
Teilen, insbesondere im gesamten Rohrleitungssystem 2 und/oder
im gesamten Primärkreislauf
der Kernkraftanlage, vorgesehen sein.
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Das Rohrleitungssystem 2 besteht
aus einer Anzahl von miteinander verbundenen Rohrleitungssegmenten 4 und
bildet ein in sich geschlossenes System, das von einem Strömungsmedium
S durchflossen ist. Wie ebenfalls aus der Figur ersichtlich ist, sind
einige der das Rohrleitungssystem 2 bildenden Rohrleitungssegmente 4 über ein
jeweils zugeordnetes Ventil 6 absperrbar. Bei den Ventilen 6 kann
es sich insbesondere um Sicherheits- oder Abblaseventile handeln,
die bei einem für
die verschiedenen Segmente des Rohrleitungssystems 2 und/oder
für andere
nicht dargestellte angeschlossene Komponenten des Rohrleitungssystems 2 zu
hohen Druck des Strömungsmediums
S, der zu einer Zerstörung des
Rohrleitungssystems 2 oder auch der angeschlossenen Komponenten
führen
könnte,
selbsttätig oder
angesteuert öffnen.
Auf diese Weise kann bei Bedarf ein Teil des Strömungsmediums S aus dem Rohrleitungssystem 2 abgeführt werden
und so der Druck im Rohrleitungssystem 2 auf ein akzeptables Niveau
gesenkt werden.
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Das Rohrleitungssystem 2 ist
unter anderem dazu ausgelegt, explosionsfähige Gase, die sich im Innern
des Rohrleitungssystems 2 bilden könnten, zuverlässig abzuleiten.
Dazu sind an geeigneten Stellen einige Rohrleitungssegmente 4 je weils
als Entgasungsrohr 8 ausgebildet, die einen vertikalen Verlauf
aufweisen. Durch diese Anordnung können sich möglicherweise bildende explosionsfähige Gase,
die eine geringere Dichte als das Strömungsmedium S aufweisen, von
der Hauptleitung nach oben durch das Entgasungsrohr 8 aufsteigen
und abgeleitet werden.
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Das Rohrleitungssystem 2 ist
in seiner Gesamtheit für
eine besonders hohe betriebliche Sicherheit selbst für den Fall
ausgelegt, dass sich innerhalb des Strömungsmediums S explosionsfähige Gasgemische
bilden könnten.
Dazu ist das Rohrleitungssystem 2 zunächst konsequent dafür ausgelegt,
sich möglicherweise
bildende explosionsfähige Gasgemische
bedarfsweise zuverlässig
und mehr oder weniger vollständig
ableiten zu können.
Um dies zu gewährleisten,
sind die als Entgasungsrohr 8 ausgebildeten Rohrsegmente 4 durchgängig mehr
oder weniger vertikal oder zumindest ansteigend ausgerichtet. Dadurch
ist gewährleistet,
dass sich sämtliche
im Strömungsmedium
S möglicherweise
entstehenden Gase aufgrund ihrer vergleichsweise geringeren Dichte
am jeweils oberen, üblicherweise
mit einem Sicherheits- oder Abblaseventil verschlossen gehaltenen
Ende des jeweiligen, als Entgasungsrohr 8 ausgebildeten
Rohrsegments 4 vollständig
ansammeln und somit über
ein gezieltes Betätigen
des jeweiligen Ventils 6 in ihrer Gesamtheit abgeführt werden
können.
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Um bei einer derartigen Anordnung
die betriebliche Sicherheit des Rohrleitungssystems 2 noch weiter
zu erhöhen,
ist zudem der Erkenntnis Rechnung getragen, dass im Strömungsmedium
S möglicherweise
entstehende Druckpulse durch das Strömungsmedium S auf den dem jeweiligen
Ventil 6 unmittelbar vorgelagerten und somit als Gassammelraum 10 wirkenden
Endbereich des jeweiligen Rohrsegments 4 übertragen
werden könnten.
Ein derartiger Druckpuls würde
im Gassammelraum 10 zu einer Kompression des dort vorhandenen,
möglicherweise explosionsfähigen Gasgemisches
führen,
was mit einer Temperaturerhöhung
einhergeht. Eine derartige Temperaturerhöhung könnte zum Überschreiten der Zündgrenze
des Gasgemisches und somit zu einer unerwünschten Explosion im dem jeweiligen
Ventil 6 unmittelbar vorgelagerten Raumbereich des Rohrleitungssegment 4 führen.
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Um für eine besonders hohe betriebliche
Sicherheit einen derartigen Effekt zuverlässig auszuschließen, ist
im Innenraum der endseitig mit einem insbesondere als Sicherheits-
oder Abblaseventil ausgestalteten Ventil 6 versehenen Rohrleitungssegmente 4 jeweils
ein Strömungsdämpfer 12 angeordnet.
Der Strömungsdämpfer 12 ist
dabei innerhalb des jeweiligen Rohrleitungssegments 4 strömungsmediumsseitig
vor dem als Gassammelraum 10 wirkenden Endbereich positioniert
und derart ausgebildet, dass er einen ersten Teilraum des Innenraums des
jeweiligen Rohrleitungssegments 4 medienseitig mit dem
als Gassammelraum 10 für
das zugeordnete Ventil 6 vorgesehenen zweiten Teilraum
des Innenraums verbindet.
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Durch den Strömungsdämpfer 12 wird dabei somit
erreicht, dass zwar ein Medienzufluss vom ersten Teilraum des jeweiligen
Rohrleitungssegments 4 in dessen dem zugeordneten Ventil 6 unmittelbar
vorgelagerten Endbereich möglich
ist, so dass die Sicherheitsfunktion des jeweiligen Ventils 6,
nämlich ein
bedarfsweises kontrolliertes Abführen
von Strömungsmedium
S aus dem Rohrleitungssystem 2, zuverlässig wahrgenommen werden kann.
Andererseits ist der Strömungsdämpfer 12 jedoch
derart ausgelegt, dass er insbesondere hinsichtlich sich zeitlich schnell ändernder
Strömungsverhältnisse,
wie diese beispielsweise im Zusammenhang mit einem eintreffenden
Druckpuls auftreten, einen vergleichsweise hohen Strömungswiderstand
aufweist. Somit ist sichergestellt, dass ein möglicherweise eintreffender Druckpuls
nicht ungehindert in den Gassammelraum eingeleitet, sondern vielmehr
rechtzeitig vorher abgeschwächt
wird.
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Der Strömungsdämpfer 12 könnte als
massives Bauteil mit geeigneter Strömungscharakteristik, wie beispielsweise
als Anordnung von einer Anzahl von strömungsmediumsseitig hintereinander
geschalteten Lochplatten oder als poröser Füllkörper, ausgebildet sein. Im
Ausführungsbeispiel
ist der Strömungsdämpfer 12 jedoch
derart ausgelegt, dass einerseits sein Strömungswiderstand bei einem eintreffenden
Druckpuls in besonders hohem Maße
ansteigt und somit eine besonders weitgehende Dämpfung eines Druckpulses gewährleistet
ist, wobei andererseits ein kontinuierlicher Durchsatz des Strömungsmediums
S, wie es bei spielsweise bei einer bestimmungsgemäßen Nutzung
der Ventile 6 zum kontrollierten Ablassen von Strömungsmedium
S aus dem Rohrleitungssystem 2 vorgesehen sein kann, nur
geringfügig
behindert ist. Dazu ist zur Bildung des Strömungsdämpfers 12 ein Teilabschnitt 14 des
Innenraums des jeweiligen Rohrleitungssegments 4 mit Füllmaterial
befüllt.
Das Füllmaterial
ist dabei aus annähernd
sphärischen
Partikeln gebildet, wobei die Partikel eine Partikelgröße von etwa
5 bis 10 mm aufweisen. Wie sich herausgestellt hat, ist gerade bei der
Nutzung derartiger Partikel ein Befüllungsgrad des Teilabschnitts 14 mit
Füllmaterial
von etwa 74% des freien Volumens erreichbar, so dass die erwünschte hohe
Dämpfungsrate
bei unstetigen Strömungsverhältnissen
erreicht ist. Andererseits gewährleistet
gerade die sphärische
Ausgestaltung der Partikel, dass bei gleichbleibender Durchströmung des
Strömungsdämpfers 12 eine
nur geringfügige Beeinträchtigung
des Strömungswiderstands
auftritt. Der Strömungsdämpfer 12 wirkt
somit in besonderem Maße
als Fluidbeschleunigungsdämpfer.
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Das den Strömungsdämpfer 12 bildende Füllmaterial
ist aus im Hinblick auf das Strömungsmedium
S gesehen chemisch inerten Material gebildet. Bei der im Ausführungsbeispiel
vorgesehen Anwendung für
den Primärkreislauf
einer Kernkraftwerksanlage ist als Strömungsmedium S Wasser vorgesehen,
wobei als hierzu chemisch inertes Material für das Füllmaterial Zirkonoxid (ZrO2) vorgesehen ist.
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Das Rohrleitungssystem 2 ist
darüber
hinaus für
eine bedarfsweise kontrollierte Abführung möglicherweise explosionsfähigen Gasgemisches über die
Ventile 6 ausgestaltet. Dazu ist dem als Entgasungsrohr 8 vorgesehenen
Rohrleitungssegment 4 über
das ihm zugeordnete Ventil 6 eine Entgasungsrohrleitung 16 nachgeschaltet,
die einen im Vergleich zum Rohrleitungssegment 4 geringeren
Innenquerschnitt aufweist. In die Entgasungsrohrleitung 16 ist ein
System zur kontrollierten Verbrennung explosiver Gase, beispielsweise
auf der Basis von Zündeinheiten
oder Zündkerzen,
und/oder ein katalytischer Rekombinator 18 geschaltet,
der insbesondere eine gezielte und kontrollierte Entfernung von
im über
die Entgasungsrohrleitung 16 geführten Abgasstrom mitgeführtem Wasserstoff
ermöglicht.
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Das Rohrleitungssystem 2 ist
darüber
hinaus auch für
eine frühzeitige
Abführung
von möglicherweise
explosionsfähigem
Gasgemisch aus dem Strömungsmedium
S ausgelegt. Bei der Ausgestaltung des Rohrleitungssystems 2 wird
die Erkenntnis genutzt, dass für
gegebenen Betriebsdruck innerhalb des Rohrleitungssystems 2 die
lokale Sättigungstemperatur
bei vergleichsweise höheren
Gasgehalten erniedrigt ist. Im Bereich des Gassammelraums 10 kann
somit auf eine sich anbahnende oder bereits erfolgte Aufkonzentration
von Gasen geschlossen werden, wenn dort die lokale Temperatur absinkt.
Zur Nutzung dieser Erkenntnis ist dem Strömungsdämpfer 12 ein Temperatursensor 20 zugeordnet,
der ausgangsseitig über
eine Steuereinrichtung 22 mit einem Stellglied 24 für das jeweilige
Ventil 6 verbunden ist. Alternativ kann auch die Nutzung
eines Bimetall-Schalters vorgesehen sein, der bei einsetzender Temperaturabsenkung
mechanisch auf das Ventil 6 einwirkt und es öffnet.
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- 2
- Rohrleitungssystem
- 4
- Rohrleitungssegmente
- 6
- Ventil
- 8
- Entgasungsrohr
- 10
- Gassammelraum
- 12
- Strömungsdämpfer
- 14
- Teilabschnitt
- 16
- Entgasungsrohrleitung
- 18
- katalytischer
Rekombinator
- 20
- Temperatursensor
- 22
- Steuereinrichtung
- 24
- Stellglied
- S
- Strömungsmedium