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Doppelwandiger Hohlkörper, insbesondere Rohrleitung, für die Aufnahme
eines heißen, unter Druck stehenden Gases Die Erfindung geht aus von einem doppelwandigen
Hohlkörper, insbesondere Rohrleitung, für die Aufnahme eines heißen, unter Druck
stehenden Gases zur Verwendung als gasführender Teil in einer Wärmekraftanlage mit
Kreislauf eines gasförmigen Arbeitsmittels, das in einem Atomkernreaktor erhitzt
wird, welcher im Raum zwischen Innen- und Außenwand eine aus einem wärmeisolierenden
Stoff, beispielsweise aus Mineralwolle bestehende Stopfisolation enthält und bei
welchem die Innenwand mit Öffnungen versehen und auf der Seite des Isolierstoffes
diesen Öffnungen ein Sieb vorgelagert ist.
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Die Außenwand hat bei solchen Hohlkörpern den Druck des Arbeitsmittels
aufzunehmen, wobei sie aber wegen des zwischen Innen- und Außenwand eingebrachten
Isolierstoffes verhältnismäßig kühl bleibt, auch wenn im Innern des Hohlkörpers
hocherhitztes Arbeitsmittel strömt. Da der Druck zwischen dem den Isolierstoff enthaltenden
Raum und dem Innenraum des Hohlkörpers ausgeglichen ist, ist das Innenrohr nur der
hohen Temperatur des Arbeitsmittels ausgesetzt, jedoch nicht bezüglich Festigkeit
beansprucht.
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Bei Änderung des Arbeitsmitteldruckes tritt bei diesen Hohlkörpern
ein Gasaustausch zwischen dem mit Isolierstoff gefüllten Raum und dem Innenraum
auf, so daß die Gefahr besteht, daß Isolierstoffteilchen in den Arbeitsmittelraum
hineingerissen werden und sich mit dem Arbeitsmittel des Kreislaufs vermischen.
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Eine bekannte Maßnahme, diesem übelstand entgegenzuwirken, besteht
darin, daß der Druckausgleich durch Rohre verhältnismäßig kleinen Durchmessers hergestellt
wird, welche von einer Stelle des Innenrohres ausgehen und den Isolierstoffraum
in Längsrichtung durchdringen. Diese Rohre sind auf ihrer ganzen Länge mit einer
Vielzahl von kleinen öffnungen versehen. Andererseits ist auch die Maßnahme bekannt,
bei der Außenseite der Innenwand des Hohlkörpers einen unmittelbar von demselben
und ferner von einem durchlochten, sich an den Isolierstoff anschmiegenden Mantel
begrenzten Hohlraum vorzusehen, der durch Druckausgleichslöcher in der Innenwand
auch mit dem Innern des Hohlkörpers in Verbindung steht, wobei erforderlichenfalls
vor den Druckausgleichslöchern auf der Seite des Isolierstoffes, zu welchem man
Glaswolle als Stopfisolation verwendet hat, noch ein Sieb angebracht sein kann.
Das Sieb ist für sich jedoch nicht ausreichend, um ein Hineinreißen von Isolierstoffteilchen
in die Leitung zu verhindern, so daß man bei der vorbekannten Rohrleitung noch ein
Zwischenrohr vorgesehen hat, um einen Hohlraum zwischen dem Innenrohr und dem Zwischenrohr
für einen möglichst vollkommenen Druckausgleich zu schaffen.
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Bei einer weiteren bekannten Ausführung einer Rohrisolation hat man
den Druckausgleichlöchern bereits ein Drahtgeflecht vorgelagert, jedoch nicht an
einer mit Löchern versehenen Innenwand.
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Diese bekannten Maßnahmen vermögen wohl ein Mitreißen von Isolierstoff
in den Arbeitsmittelraum so weit zu verhindern, daß im Arbeitsmittelkreislauf keine
den Betrieb störenden Ablagerungen verursacht werden und keine nennenswerten Wärmeverluste
entstehen. Indessen vermögen diese Mittel jenen Anforderungen nicht zu genügen,
welche dann gestellt werden, wenn das gasförmige Arbeitsmittel in einem Kernreaktor
erhitzt wird, da dann peinlich zu vermeiden ist, auch nur ganz geringe Mengen von
neutronenabsorbierendem Stoff durch den Reaktor zu führen.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird auch nicht durch eine anderweitig bekannte
Rohrisolation näher gebracht, bei welcher auf das Innenrohr mehrere Lagen eines
gleichartigen Isolierstoffes aufgebracht sind, von denen jede einzelne Lage mit
einem wasserdichten überzug umwickelt ist, der die einzelnen Lagen voneinander trennt
und gegeneinander abdichtet, um das Rohr, in welchem ein Strömungsmittel von tiefer
Temperatur fließt, gegen Kondensation von Feuchtigkeit und damit gegen Eisbildung
zu schützen. Diese Aufgabenstellung ist eine andere, und das Problem
der
Verhinderung des Mitreißens auch kleinster Partikelchen von Isolierstoff in die
Rohrleitung wird durch diese mehrschichtige Isolation schon deshalb überhaupt nicht
angesprochen, weil das innere Rohr keine Löcher zum Ausgleich von Druckschwankungen
aufweist.
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Die Erfindungsaufgabe wird gegenüber dem Bekannten dadurch gelöst,
daß zwischen der Stopfisolation und der Innenwand als Filterschicht ein dichtes,
aus langfaserigem mineralischem Material bestehendes Geflecht oder Gewebe vorgesehen
und zwischen der Filterschicht und der Innenwand mindestens ein zum Druckausgleich
an sich bekanntes Drahtgeflecht eingelegt ist. Der technische Fortschritt wird bei
der Erfindung durch die erfolgreiche Aufgabenlösung erreicht. Das im Kreislauf durch
einen Atomkernreaktor geführte gasförmige Arbeitsmittel bleibt frei von auch geringsten
Mengen von neutronenabsorbierendem Stoff, der von etwa durch die Öffnungen in der
Innenwand der Rohrleitung hindurchgetretenen Isolierstoffteilchen herrühren könnte.
Das als Filterschicht wirkende Geflecht oder Gewebe aus langfaserigem mineralischem
Material ist im Gegensatz zu der Mineralwolle kein Haufwerk, sondern ein dichtes
Gewebe, das infolge der Langfaserigkeit seines Materials außerordentlich widerstandsfähig
ist und selbst nicht dazu neigt, zu brechen. Es ist imstande, auch ganz feine Teilchen
der Stopfisolation zurückzuhalten. Das - als Unterlage für das Filtergewebe dienende
Drahtgeflecht sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Gasströmung auf die ganze
Fläche des Filtergewebes in der Längsrichtung des Rohres zur weiteren Herabsetzung
der Gefahr, daß neutronenabsorbierender Stoff in den Gasstrom gelangt. Dabei ist
es von Vorteil, daß die Filterschicht selbst isolierend wirkt, so daß die höchsten
Temperaturen von der mehr zur Brüchigkeit neigenden Stopfisolation ferngehalten
werden und somit auch der Anfall von Faserbruchstücken vermindert wird. Durch das
Zusammenwirken der Erfindungsmaßnahmen läßt sich für den wesentlichen Isolationsanteil
eine verhältnismäßig billige Stopfisolation verwenden und trotzdem ein von neutronenabsorbierendem
Stoff freies gasförmiges Arbeitsmittel im Hinblick auf das Anwendungsgebiet gewährleisten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens
zwei übereinandergelegte Drahtgeflechte vorgesehen, wobei das der Filterschicht
zunächst liegende Drahtgeflecht eine kleinere Maschenweite aufweist als das auf
der Seite des Innenrohres liegende Drahtgeflecht. Erforderlichenfalls können auch
mehrere Drahtgeflechte mit abgestufter Maschenweite vorgesehen sein. Durch diese
Maßnahmen kann eine noch bessere und gleichmäßigere Gaszirkulation in der Längsrichtung
des Rohres erreicht werden, die auch noch bei starken Druckschwankungen gewahrt
bleibt.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel vereinfacht
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 ein gasführendes Doppelrohr und F i g. 2 einen
Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
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Die Außenwand des Hohlkörpers besteht aus einem Rohr 1 aus vorzugsweise
ferritischem Baustoff. Ein i koaxial zum Rohr 1 angeordnetes Innenrohr
2 bildet die Innenwand des Hohlkörpers und dient zur Führung eines heißen
Gases unter Druck, das in einem Atomkernreaktor erhitzt wird. Das Innenrohr 2 ist
mit öffnungen 3 versehen, welche dazu dienen, einen Druckausgleich zwischen dem
Innenraum und dem Raum zwischen dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 2 herzustellen.
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In diesem Zwischenraum ist eine aus Isolierstoff bestehende äußere
Schicht 4 vorgesehen, welche am Außenrohr 1 anliegt. Gegen innen füllt indessen
diese Isolierstoffschicht 4 nicht den ganzen Zwischenraum aus, sondern es ist zwischen
dem äußeren Isolierstoff 4 und dem Innenrohr 2 ein aus langfaserigem mineralischem
Material bestehendes dichtes Geflecht oder Gewebe als Filterschicht 5 eingelegt,
die neben ihrer Filtereigenschaft auch eine gute Isolierfähigkeit aufweist. Diese
Filterschicht 5 verhindert, daß Isolierstoff der Schicht 4, für die bevorzugt eine
aus Mineralwolle bestehende Stopfisolation verwendet wird, durch die öffnungen 3
des Innenrohres 2 in den Innenraum des Doppelrohres gelangen und sich so dem darin
strömenden Gas beimischen kann. Als Unterlage für die Filterschicht 5 ist ferner
zwischen ihr und dem Innenrohr 2 mindestens ein Drahtgeflecht 6 bzw. 7 eingelegt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei übereinandergelegte Drahtgeflechte
6 und 7 vorgesehen. Das der Filterschicht 5 zunächst liegende Drahtgeflecht 7 weist
eine kleinere Maschenweite auf als das auf der Seite des Innenrohres 2 liegende
Drahtgeflecht 6. Zwischen den Drahtgeflechten 6 und 7 können auch noch eine oder
mehrere weitere Lagen von Drahtgeflechten mit abgestufter Maschenweite vorgesehen
sein. Ein um die Filterschicht 5 gewickeltes Band 8 dient dazu, diese Filterschicht
5 mit den dazwischengelegten Drahtgeflechten 6 und 7 auf dem Innenrohr 2 festzuhalten.
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Das hohen Gastemperaturen ausgesetzte Innenrohr wird vorzugsweise
aus austenitischem Stahl gefertigt. Auch für die Drahtgeflechte 6 und 7 wird zweckmäßig
austenitischer Baustoff verwendet. Die Drahtgeflechte 6,7 mit den Zwischenräumen
zwischen den Maschen bilden selbst eine Isolierschicht, welche einen gewissen Temperaturabfall
bis zur Filter-Schicht 5 bewirkt, so daß - für diese eine geringere Temperaturbeständigkeit
als für das Innenrohr 2 erforderlich ist.
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Außerdem erlaubt das die größere Maschenweite aufweisende Drahtgeflecht
6 mit gegebenenfalls noch weiteren zwischen den Drahtgeflechten 6 und 7 vorgesehenen
Lagen eine gute Gaszirkulation in der Längsrichtung des Rohres. Auch bei einem infolge
von Reibungsverlusten auftretenden Druckgefälle im Innenraum in Längsrichtung des
Rohres stellt sich so im Bereich der Drahtgeflechte 6, 7 ein gewisser Druckausgleich
her, und es wird eine Gasströmung in der Filterschicht 5 und der Stopfisolation
4 weitgehend vermieden. Die freien Räume zwischen den Maschen der Drahtgeflechte
6,7 und etwaiger weiterer Lagen von Drahtgeflechten gestatten ferner, daß
das bei einer Drucksteigerung im Innern des Rohres 2 durch die Öffnungen 3 in den
Raum zwischen Innenrohr 2 und Außenrohr 1 einströmende Gas sich über die ganze Fläche
der Filterschicht 5 ausbreitet, so daß diese mit nur sehr geringer Geschwindigkeit
durchströmt wird. Umgekehrt strömt bei Drucksenkung im Innenraum das aus der Isolierschicht
4 sich entladende Gas mit gleichmäßig kleiner Geschwindigkeit durch die Filterschicht
5 und konzentriert sich erst innerhalb der Drahtgeflechte 7, 6 auf die Abströmöffnungen
3 des Innenrohres. Auch dieser Umstand
dient dazu, ein Mitreißen
von Isolierstoff in den Innenraum des Rohres 2 zu vermeiden.
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Zwischen dem Innenrohr 2 und der Filterschicht 5 können auch mehrere
Lagen von Drahtgeflechten mit abgestufter Maschenweite vorgesehen werden.