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Schaltorgan für Koaxialleitungen Die Erfindung bezieht sich auf ein
Schaltorgan für Koaxialleitungen mit einem Innenrohr, das eine erste gphrleitung
bildet, und einem Außenrohr, wobei der gingraum zwischen den beiden Rohren eine
zweite Rohrleitung bildet, und mit einer Scbiebervorrichtung zur Steuerung des Stromes
in beiden Rohrleitungen.
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Für eine Flüssigkeit, die unter Druck steht und zwischen einer Wärmeerzeugungsgnlage
(wie z. B. einem Kernreaktor) und einem Wärmeaustauscher strpmt, ist normalerweise
zwischen beiden eine Hin-und Rückflußleitung erforderlich. Wenn sowohl die Wärmeerzeugungsanlage
als auch der Wärmeaustauscher fest mit dem Boden verbunden sind, so können Wärmeausdehnungen
und -zusammenziehungen nur dadurch aufgenommen werden, daß eine Ausgleichsvorrichtung,
z. B. ein Dilatationsrobr, in den Leitungen vorgesehen wird. Dadurch, daß die Hin-
und Rtiekflußleitungen koaxial ausgebildet werden, können die durch Expansion und
Kontraktion auftretenden Schwierigkeiten wesentlich vermindert werden, insbesondere
dann, wenn der Wärmeaustauscher so gelagert werden kann, daß er sich relativ zur
Wärmequelle zu bewegen vermag. Jedoch bringt die Verwendung von Koaxialleitungen
weitere Schwierigkeiten mit sich, beispielsweise in bezug auf Ventile für die Leitungen,
um den Wärmeaustauscher von der Wärmequelle abzuschalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltorgan für koaxiale
Leitungen zu schaffen, das die vier Anschlüsse entweder alle gegeneinander absperrt
oder je zwei Anschlüsse miteinander verbindet upd in den Zwischenstellungen die
Durchlaßquerschnitte stetig verändern kann.
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Erfindungsgemäß wird der Schieber von einem hohlzylindrischen Körper
in dem Innenrohr gebildet, wobei dieser Körper mit einer Querwand versehen ist,
durch welche das Innenrohr in zwei getrennte Teile unterteilt ist, wobei die Rohrwand
des einen Teiles mit einer Öffnung versehen ist, die mit einer Leitung verbunden
ist, welche durch das Außenrohr führt, und welche Öffnung in Flucht mit einer Öffnung
in der Zylinderwand des Schiebers gebracht werden kann, wobei der Wandteil des Innenrohres
auf der anderen Seite der Querwand so mit der Außenrohrwand verbunden ist, daß der
Ringraum an dieser Stelle verschlossen ist, wobei ferner das Innenrohr mit einer
oder mehreren Steuereröffnungen versehen ist, die den Ringraum nahe seinem geschlossenen
Ende mit einer Anschlußleitung verbinden können, welche mit dem Ende dieses Teiles
des Innenrohres verbunden ist, wobei die letztgenannten Öffnungen derart angeordnet
sind, daß sie mittels des Schiebers zusammen mit der erstgenannten Öffnung gleichzeitig
geschlossen und geöffnet werden.
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Vorzugsweise ist der Schieber axial bewegbar. Im Schieber können nahe
der ersten Öffnung an sich bekannte Umlenkrippen vorgesehen sein.
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Die Erfindung soll nunmehr ausführlicher an Hand der sie beispielsweise
wiedergebenden Zeichnung beschrieben werden, in der F i g. 1 und 2 Teilseitenschnittansichten
einer mit einem Ventil versehenen Koaxialleitung nach der Erfindung wiedergeben,
die sich in einem Wärmeaustauscher befindet.
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In F i g. 1., bei der beispielsweise die koaxiale Leitung 1 einem
gasförmigen Kühlmittel dient, das zwischen einem (nicht dargestellten) Kernreaktor
als Wärmequelle und einem Wärmeaustauscher strömt (von dem ein Teil in F i g. 1
dargestellt und mit dem Bezugszeichen 2 versehen ist), weist die Leitung 1 ein Außenrohr
3 und ein Innenrohr 4 auf, das koaxial mit dem Außenrohr 3 ist. Das Innenrohr
4 ergibt eine Leitung 5 für die Strömung von heißem Gas, und der Ringraum
6 zwischen den Rohren 3 und 4 ergibt eine Leitung für die entgegengesetzte
Strömung kalten Gases. Eine Schiebervorrichtung zur Steuerung des Stromes ist vorgesehen,
die gleichzeitig die Gasströmung in der Leitung 5 und der durch den Ringraum 6 gebildeten
Leitung steuert. Die Schiebervorrichtung ist ein Kolbenschieber und mit dem Bezugszeichen
7 gekennzeichnet. Das Endstück der Leitung
5 wird durch einen Rohrabschnitt
4' gebildet, dessen Enden das Innenrohr 4 überlappen, und der im Vergleich hierzu
eine größere Wandstärke besitzt und infolgedessen höhere Steifigkeit hat. Das Endstück
des Außenrohres 3 ist folgendermaßen beschaffen: Das Außenrohr 3 hat einen Flansch;
der an einer Düse 39 in der Außenwandung 19 des Wärmeaustauschers befestigt ist.
Die Düse 39 bildet eine Öffnung 32 für das Innenrohr 4 und den Rohrabschnitt 4',
während das andere, mit einem Flansch versehene Ende der Düse 39 an dem Flansch
eines Teiles 33 befestigt ist, der sich im Durchmesser erweitert und Längsrippen
8 an der Innenseite und an der Außenfläche des Rohrabschnittes 4' aufweist, um dadurch
die Festigkeit des Rohrabschnittes 4' zu erhöhen. Das andere mit einem Flansch versehene
Ende des Teiles 33 ist mit dem mit einem Flansch versehenen Ende eines zylindrischen
Teiles (Außenrohrwand) 34 verbunden, der eine Öffnung 35 oben in seiner Wandung
aufweist. Das freie Ende des Rohrabschnittes 4' ist nach außen umgebogen, mit einem
Flansch versehen und mit dem anderen Flansch des Teiles 34 verbunden. Ein Ringraum
6' (der eine Fortsetzung des Ringraumes 6 zwischen den Rohren 3 und 4 bildet) zwischen
dem Rohrabschnitt 4' und den Teilen 39, 33 und 34 wird dadurch an der Stelle 9 abgeschlossen.
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Der Rohrabschnitt 4' hat eine Öffnung 36 in seiner oberen Wandung,
die eine Auslaßöffnung für eine Leitung 10 ergibt, die heiße Flüssigkeit aus dem
Inneren des Rohrabschnittes 4' fördert und durch die Öffnung 35 in den Teil 34 hineinragt.
Vier gleich weit voneinander entfernte Steueröffnungen (von denen in F i g. 1 nur
drei dargestellt und mit 11 bezeichnet sind) sind in dem Rohrabschnitt 4' bei dessen
Teil 9 vorgesehen. Die Öffnungen 11 ergeben Kühlgaseintrittsöffnungen für den Ringraum
6' und damit zum Ringraum 6. Beim Schieber 7 befindet sich der Hohlkolben 12 im
Rohrabschnitt 4'. Es sind Kolbenringe 13 vorgesehen, um auch bei gleitender Bewegung
zwischen dem Kolben 12 und der Innenfläche des Abschnittes 4' abzudichten, der den
Zylinder für den Kolben 12 bildet. Der Kolben 12 ist durch eine Querwand 14 unterteilt,
an der an der Stelle 37 eine Kolbenstange 15 angebracht ist, die an der Stelle 38
mit einer Betätigungsstange 16 verbunden ist. Die Betätigungsstange 16 geht nach
außen und durchragt eine Düse 18 der Wärmeaustauscherwandung 19 diametral zu der
zuvor genannten Düse 39 und kann in einer Führung 20 gleiten, die an einem Deckel
18' befestigt ist, der an der Düse 18 angebracht ist und eine Stopfbuchse 21 aufweist.
Der Kolben 12 hat eine Öffnung 22, und Leitschaufeln 23 sind an der Innenfläche
des Kolbens 12 vorgesehen, um den Druckabfall in der Flüssigkeitsströmung zu vermindern,
wenn sie an der Querwand 14 umgelenkt wird.
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Eine biegsame Dichtung 24 ist zwischen der Außenrohrwand 34 und der
Leitung 10 vorgesehen, wo diese die Öffnung 35 durchragt. Das Rohr 4 und die Leitung
10 sind innen mit wärmeisolierendem Material 25 bzw. 26 ausgekleidet. Der
Wärmeaustauscher 2 hat eine Innenwandung 27, an der der Rohrabschnitt 4' befestigt
ist.
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In F i g. 2 sind die gleichen wie in F i g. 1 dargestellten Teile
mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Hauptunterschied, der in F i g. 2 dargestellt
ist, besteht darin, daß, während in F i g. 1 der Schieber 7 für eine Druck- und
Zugbetätigung eingerichtet ist, der in F i g. 2 dargestellte Schieber 7' für Drehbetätigung
eingerichtet ist. Infolgedessen hat der Schieber 7' einen Drehschieber 12' mit einer
Öffnung 40, wobei nur eine Steueröffnung 11 (im Vergleich zu den vier an Hand von
F i g.1 beschriebenen) in dem Rohrabschnitt 4' vorgesehen ist. Mindestens eine Längsdichtung
41 ist zur Abdichtung während der Drehung des Schiebers 7' vorgesehen. Andere Unterschiede
zwischen der in F i g. 2 und der in F i g.1 dargestellten Ausführungsform bestehen
darin, daß die Teile 33 und 34 am Ende des Abschnittes 4' aus einem Stück mit diesem
bestehen, der nach außen umgebogen und mit einem Ende der Außenrohrwand 34 versteift
ist.
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In den Zeichnungen sind die Schieber 7 und 7' in der geöffneten Stellung
dargestellt. Aus der Leitung 5 strömendes heißes Gas gelangt in das Innere des Kolbens
12 oder des Drehkolbens 12', wie es durch Pfeile 28 dargestellt ist, und wird durch
die Leitschaufel 23 so abgelenkt, daß es durch die Öffnung 22 und in die Leitung
10 strömt, um in den Wärmeaustauscher 2 zu gelangen (wie es durch Pfeile 29 und
29' dargestellt ist).
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Nach dem Wärmeaustausch strömt das entstehende kühle Gas nach unten
an der Wandung 19 des Wärmeaustauschers 2 entlang zu einer (nicht dargestellten)
Umwälzeinrichtung an der Basis des Wärmeaustauschers 2 und wird durch die Umwälzeinrichtung
aufwärts durch den von den Wänden 27 und 19 gebildeten Raum (wie durch die Pfeile
30 angedeutet) gedrückt und dann in das offene Ende des Rohrabschnittes 4' durch
die Steueröffnungen 11 und in den Ringraum 6' (wie es durch Pfeile 31 dargestellt
ist), aus dem Wärmeaustauscher 2 heraus und in den Ringraum 6 hinein, damit es entgegengesetzt
zu dem einströmenden heißen Gas in der Leitung 5 strömt. Die Gasströmung wird durch
den Kolben 12 oder den Drehschieber 12' (einschließlich der Unterbrechung) durch
Betätigung der Stange 16 außerhalb des Wärmeaustauschers 2 gesteuert, um die Steueröffnungen
11 ganz oder teilweise abzudecken und gleichzeitig die Leitung 10 von der
Verbindung mit Leitung 5 teilweise oder ganz abzuschalten.
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Die Rippen 8 zur zusätzlichen Erhöhung der Festigkeit des Rohrabschnittes
4' dienen zur Verhinderung oder Verminderung von Längs- und Seitenausdehnungen und
-zusammenziehungen, die zwischen dem Rohrabschnitt 4' und dem Teil 33 sowie der
damit verbundenen Außenrohrwand 34 auftreten.