DE2013971C3

DE2013971C3 - Leitungssystem zum Transport von flüssigen und/oder gasförmigen Medien

Info

Publication number: DE2013971C3
Application number: DE2013971A
Authority: DE
Inventors: Conrad 5170 Juelich Doose
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1970-03-24
Filing date: 1970-03-24
Publication date: 1974-08-01
Also published as: JPS5031293B1; DE2013971A1; FR2084967A5; DE2013971B2; US3822714A; GB1334423A

Description

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W E¹WnKi vSÄ Ä ^{in ilie} "Τ ^nen Erteilungen naeh außen abschirmende Schutz-Ü h»na Rrtn/Hi-h /w verhindern, so daß _es notwendig ga.sbarrierc geschaffen. Als besonders vorteilhaft hat

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vorzuse- sich dabei die Verwendung von Helium als Schutzgas γη fiterer N-i,'hteil rir-r Weh. κ ι erwiesen, da etwa in den an die Schutzgasbari iere

^E ™besiiid Ltί ,S ^T*" ^Lei- ⁵ angrenzenden Vakuumraum gelangendes Helium tung^tene bcsUnd dann daß es be, der Durch- auch bei den tiefsten Betriebstemperaturen nicht fuhrung von^aTtungs- und Ins andsetzungsarbeiten kondensiert und da für den Fall, daß das Medium _an den zum Transpurt des zu befördernden Mediums sehr hohe Temperaturen aufweisen soli, Helium auch vorgesehenen Rohrleitungen notwendig war, die hei sehr hohen Temperaturen chemisch mit anderen Mantelrohre zu offnen woraus sich die uner- io Stoffen nicht reagiert. Ein großer Vorzug des Leiwünschte Felge ergab daß zumindest im Bereich tungssystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß dieser Öffnungen die Schutzwirkung entfiel. Es war das in dem zur Isolierung vorgesehenen Vakuumdaher notwendig daß in Leitungssystemen, die zum raum verbleibende Restgas praktisch nur noch aus Transport von auf sehr tiefen Temperaturen oder auf Permanentgasen be-teht so daß zur Aufrechterhalsehr hohen Temperaturen zu haltenden Medien be- i₅ tung des Vakuums Soptionspumpen, insbesondere stimmt waren, die Rohrleitungen zum Transport die- lonen-Getter-Pumpen verwendet werden können. _Ser Medien zuvor abgeschaltet und erwärmt bezie- Diese Pumpen haben keine beweglichen Teile, sind hungsweise abgekühlt werden mußten. Sie waren da- daher unempfindlich. Sie sind daher in beliebiger her über längere Zeit zum Transport dieser Medien Umgebung, beispielsweise auch unter Wasser, in picht benutzbar. Dienten die Leitunssysieme zum 20 einem sich über mehrere Jahre erstreckenden Dauer-Transport radioaktiver Medien, dann wurde es erfor- beirieh .vartungsfrei verwendbar, tierlich, sehr aufwendige Schutzmaßnahmen zu tief- Besonders vorteilhaft ist es. ^.n Druck der Schützten, um den Austritt dieser Medien in die Umgehung gasbarnere in dem Leitungssystem gemäß der Erfin- lu verhindern. _dun,, oberhalb des Druckes des zu transportierenden

Hinzu kommt folgendes: Leitungssysteme, die un- 25 Mediums zu erhallen, wenn es sich dabei um giftige ler Wasser oder unterirdisch im Grundwasser verlegt oder radioaktive Medien handelt, werden müssen, sind in besonders hohem Maße der Durch diese Maßnahme wird wirksam verhindert.

Korrosion ausgesetzt. Dabei besteht ein weiterer daß giltige oder radioaktive Gase in die Umgebung Nachteil der bisher bekannten Leitungssysteme austreten können.

darin, daß die Durchführung von Instandsetzung*- 30 Um zu erreichen, daß etwa erforderliche Instand- und Wartungsarbeiten nur möglich ist, wenn sie bis setzungs- und Wartungsarbeiten an dem Leitungssyoberhalb der Wasserfläche angehoben werden, da stern gemäß der Erfindung durchgeführt werden könselbst durch das Eindringen sehr kleiner Wassermen- nen. ohne daß es erforderlich ist, den Dauerbetrieb gen in einem einmaligen Fall diese Leitungssysteme zu unterbrechen, ist der gasdichte Schutzmantel in unbrauchbar sverden. Die Notwendigkeit, das Lei- 35 sorbestimmten Abständen raumförmig zu Gehäusen tungssystem zur Durchführung der vorbezcichnelen erweitert. An den Gehäusen sind zweckmäßig mittels Arbeiten anzuheben und anschließend wieder zu ver- Deckeln in an sich bekannter Weise lösbar versenken, führt jedoch unweigerlich zu einer Beschädi- schließbare öffnungen vorgesehen. Das kann beigung der zunächst unbeschädigten benachbarten Ah- spielsweise in der Weise erfolgen, daß die Deckel mit schnitte. l.s war daher mit großen Schwierigkeiten 40 dem Gehäuse verscbraubbar sind. Jc nach dem vorverbundcn, Leitungssysteme der bekannten Bauart. liegenden Bedarfsfall, insbesondere in Abhängigkeit die unter den vorgenannten Voraussetzungen ver- von der Umgehung, in der das Leitungssystem gemäß wendet werden mußten, funktionstüchtig zu erhalten. der Erfindung \erlegt ist. sind die ar* den Gehäusen Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Leitungs- vorgesehenen öffnungen als H'indschuh-Durchfühsystem zu schaffen, durch das das Eindringen von 45 rungcn. wie dies bei den sogenannten glovc-boxcs kondensitrbarcn und'oder mit den zu transportieren- der Fall ist. so ausgebildet, daß auch den Einstieg in den Medien reaktionsfähigen Gasen ebenso \ ei hin- das Gehäuse ermöglichende Schleusen aufsetzbar dert wird wie der Austritt von giftigen, darioaktiven sind. Das ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die oder auch explosiblen Medien aus dem Leiiungss\- Genaue unter Wasser zugänglich sein müssen. Durch stern. 50 diese Schleusen, ist es auch ir.iglich. das erforderliche

Dies auch bei der Durchführung von Instandsei- Instandsctzungs- oder Ersaizmaterial einzuführen, zungs- und Wartungsarbeiten, unabhängig davon, ob i'ime daß der Betrieb des Leitungssystems gemäß der diese Arbeiten unter Wasser oder unter sonstigen un- i.ifinilung beeinträchtigt oder sogai unterbrochen günstigen Bedingungen ausgclülin werden müssen. werden muß Je nach den vorliegenden Bedingungen

Diese Aufgabe wird bei einem Leitungs·.Wem der 55 können die Gehäuse evakuiert sein öler ein \.vzugsobengenannten Art dadurch gelöst, dal.', /wischen weise inertes Schutzgas enthalten, das unter aiisiedem die Rohrleitungen umschließenden evakuierten chend hohem Druck stein. Zwei Aiisfuhrungshei-Mantelrohr und einem das Mantelrohr mit Anstand spiele des Leitungssystems gemäß der Erfindunu sind umgehenden, gasdicht ausgebildeten Schutzmantel in der Zeichnung dargestellt und werden im folcengebildctcn Zwischenraum ein unter einem oberhalb 60 den an Hand der Zeichnung näher erläutert. Ks zeigt des Atmosphärcndrucks und oberhalb de- Drucks Ei g. I eine Ausführungsform des Leitungssystems

des zu transportierenden Mediums liegenden Druck /um Transport von flüssigen und oder gasförmigen stehendes sowie unterhalb der Betriebstemperatur Medien, teilweise im Schnitt.

des Leitungssystems siedendes Edelgas als Schul/gas F i g. 2 eine Aiisfülirungsform des Leitungssystems

enthalten ist. Dabei .iegt der Druck des als Sehnt/gas 65 für elektrische Leistungsübertragung bei tiefer Tcmvcrwendcten Edelgases zweckmäßig oberhalb des At- pcratur. teilweise im Schnitt.

mosphärcndruckcs. Dadurch wird also eine die /um Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Rohrlcitun-

Transport des zu beordernden Mediums vorgesehe- gen 1 /um Transport des zu befördernden Mediums

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k'on einem Mantclriihr 2 umgeben. Dabei wird in Jcm in F i g. 1 dargestellten Ausführimgsbeispicl eines Leitungssystems zum Transport von ticfkaitcn Gasen, der zwischen den Rohrleitungen 1 und dem Mantelrohr 2 gebildete Zwischenraum zur Isolation auf einen Druck gehalten, der niedriger ist als 10"· Torr. Zur Erhöhung der Isolationswirkung sind außerdem in diesem Zwischenraum lsolationsmittcl 3 vorgesehen. Das Vakuum in dem zwischen den Rohrleitungen 1 und dem Mantelrohr 2 gebildeten Zwischenraum wird mittels in vorgegebenen Absländen angeordneten Sorptionspumpe!! 4 aufrechterhalten, die vorzugsweise als loncn-Gcttcr-Pumpcn ausgebildet sind, da diese Pumpen über Jahre hinweg auch unter Wasser wartungsfrei betrieben werden können. Gemäß der Erfindung ist das Mantelrohr 2 von einem Schutzrohr 5 so umgeben, daß zwischen dem Mantelrohr 2 und dem Schutzrohr 5 ein Ringspalt gebildet wird. Der Werkstoff, aus dem das Schutzrohr 5 besteht, ist dem jeweiligen Dcdarfsfall angepaßt, doch hat sich als besonders zweckmäßig die Verwendung eines geeigneten Kunststoffes crwicdcn. da dadurch ein wirksamer Korrosionsschutz des Mantelrohres 2 gegenüber äußeren Einflüssen sichergestellt wird. Wie aus der Zeichnung nicht erkennbar ist. ist in dem zwischen dem Mantelrohr 2 und dem Schutzmantel 5 gebildeten Ringspalt ein inertes Gas enthalten, das auch bei den tiefsten, während des Betriebes des Leitungssystems auftretenden Temperaturen nicht kondensiert und das zugleich eine Schutzgasbarriere für die übrigen Teile des Leitungssystems gemäß der Erfindung darstellt.

Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, ist der das Mantelrohr 2 mit Abstand umgebende Schutzmantel 5 in jeweils vorbestimmten Abständen so erweitert, daß dadurch Gehäuse 6 gebildet werden. Dabei sind an den Gehäusen 6 des Schutzmantel 5 mittels Deckeln 8 verschraubbare öffnungen 7 vorgesehen. Falls dies erwünscht wird, ist es ohne weiteres auch möglich, auf die öffnungen 7 in der Zeichnung glciclilalls nicht dargestellte Schleusen aufzusetzen, so dall damit der Einstieg in das Gehäuse ermöglicht wird. Der Zugang zu den Rohrleitungen 1 ist dann über Erweiterungen 9 des Mantelrohres 2 durch an diesen vorgesehene und mittels lösbarer Deckel 10 verschließbarer öffnungen ohne weiteres möglich.

In dem in F i g. 2 dargestellten Aiisfülmmgsbcispiel sind die zu Gehäusen 6« erweiterten Teile des

ίο Leitungssystems demontierbar ausgebildet, wobei die Verbindung in an sich bekannter Weise vakuumdicht ist. Auch die an dem Gehäuse β α vorgesehenen Einsticgöffnungcn 7 η sind mittels Deckeln 8« vakuumdicht verschließbar. Auf diese Einstiegöffnungen sind — in der Zeichnung nicht dargestellte — Schleusen aufsetzbar, so daß beispielsweise gegebenenfalls notwendig werdendes Aus- und Einschleusen von elckuischcn Leitern im Vakuum- oder unter Schutzgas vorgenommen werden kann. Zur Erleichterung etwaigcr Instandsetzungsarbeiten ist innerhalb des Gehäuses 6« eine Plattform 12 vorgesehen. Mit Hilfe der in bestimmten Absländen angeordneten Gehäuse 6f7 ist es auf einfache Weise möglich, ein etwa beschädigtes Leiterstück durch den Einstiegschacht Ta über die aufgesetzte Schleuse heranzuziehen und von dem bcn u-hbartcn Gehäuse aus ein weiteres Leitungsstück einzuziehen. Während der Durchführung dieser Arbeiten bleibt der die Rohrleitungen 1 durchfließende Kühlmittclstrom aufrechterhalten: ebenso bleibt das Isolicrvakuum erhalten. Der Betrieb des Leitungsstücks gemäß der Erfindung braucht somit während etwa erforderlicher Instandsetzungsarbeiten nicht unierbrochen zu werden.

Wird das Leitungsstück gemäß der Erfindung zum Transport von auf sehr hohen Temperaturen befindlichen Medien oder flüssigen oder gasförmigen radioaktiven Stoffen benutzt, so wirkt sich die Anordnung des Schutzmantel« 5 sinngemäß in gleich günstiger Weise aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

einzelnen mit· einem die Strahlung reflektierenden Patentansprüche; Material beschichteten Lagen besteht (USA.-Patent- schrift 3 397 720)r Bei dieser bekannten Einrichtung

1. Leitungssystem zum Transport von gegen- werden die sehr guten thermischen Isolationseigenüber der Umgebung mit hoher Sicherheit zu iso- 5 schäften des Vakuums ausgenutzt. Im allgemeinen Herenden, extrem hohe oder extrem tiefe Tempe- liegt der Druck unterhalb 10" 'Torr, da unterhalb raturen aufweisenden, flüssigen und/oder gasför- dieses Druckes der Anteil der Wärmeleitung in Gamigen Medien, bei dem die zum Transport vorge- sen vernachlässigbar klein wird. Enthält das Leisehenen Rohrleitungen innerhalb eines evakuier- tungssystem zum Transport von flüssigen undoder ten Mantelrohres geführt sind, dadurch ge- ίο gasförmigen Medien mit Sauerstoff reagierende Mekennzeichnet, daß zwischen dem die Rohr- dien, wie beispielsweise Wasserstoff, dann entsteht leitungen (1) umschließenden evakuierten Man- die Gefahr von Knallgasbildung, wodurch die Umgetelrohr (2) und einem das Mantelrohr (2) mit Ab- bung in unzulässiger Weise gefährdet wird.

stand umgebenden, gasdicht ausgebildeten Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Leitungs-

Schutzmantel (5) gebildeten Zwischenraum ein 15 systems besteht, insbesondere wenn es sich um einen unter einem oberhalb des Atmosphärendrucks Transport von tiefk.ilten Medien über längere Str^k- und oberhalb des Drucks des zu transportieren- ken, wie beispielsweise zur Kühlung bei der elektriden Mediums liegenden Druck stehendes sowie sehen Leistungsübertragung handelt, darin, daß es unterhalb der Betriebstemperatur des Leitungssy- unter den Bedingungen der Praxis bisher nicht mögstcms siedendes Edelgas als Schutzgas enthalten 20 lieh war, Mantelrohre herzustellen, die völlig vakuist. umdicht waren. Das hatte die Folge, daß durch ei-

2. Leitungssystem nach Anspruch 1, dadurch waige in dem Mantelrohr vorhandene Lecks Gase gekennzeichnet, daß Helium als Schutzgas ver- der Atmosphäre an die tiefkalten Leitungsteile gewendet wird, langten und dort kondensierten. Da sie wegen der

3. Leitungssystem nach Anspruch 1, dadurch 25 Kondensation nicht abgepumpt werden konnten, bilgekennzeichnet, daß der gasdichte Schutzmantel deten sich im Bereich der undichten Stellen wahrend (5) in vorbestimmten Abständen raumförmig zu des jahrelangen Dauerbetriebs sich standig vergrö-Gehäusen (6, 6 a) erweitert ist, wobei an den Ge- Bernde Lufteisschichten. Diese Lufteisschichten hausen (6, 6«) mittels Deckeln (8, 80) in an sich wuchsen in die Superisolation hinein und vergrößerbekannter Weise lösbar verschließbare Öffnungen 30 ten die unerwünschten Wärmeeinfälle. Dadurch (7, 7 a) vorgesehen sind. wurde der Leitwert im evakuierten Ringspalt des

4. Leitungssystem nach Anspruch?, dadurch Leitungssystems erheblich vermindert. Hinzu kommt gekennzeichnet, daß die an den Gehäusen (6, 6«) folgendes: Da sich auch an den Rohrleitungen, die vorgesehenen öffnungen ("/, Ta) als Hand- innerhalb des Mantelrohres geführt sind. Lecks bilschuh-Durchführungen ausgebildet sind. 35 deten. drang Kühlmittel aus den kalten Rohrleitungen in den Vakuumraum. Dies erforderte die Anordnung von Pumpen, damit das austretende Kühlmc-

dium ständig abgepumpt werden konnte. Betrug der

Druck innerhalb des evakuieren Raums — wie dies 40 vielfach der Fall war — etwa H)- "'Torr, so war es

Die Erfindung bezieht sich auf ein Leitungssystem notwendig, Vakuumpumpen mit hohen Sauggezum Transport von gegenüber der Umgebung mit ho- schwindigkeiten, wie beispielsweise Turbo-Molckuher Sicherheit zu isolierenden, extrem hohe oder ex- larpumpen, vorzusehen, damit das gewünschte Vatrcm tiefe Temperaturen aufweisenden, flüssigen kuurn aufrechterhalten werden konnte. Das ist des- und/oder gasförmigen Medien, bei dem die zum 45 halb nachteilig, weil diese Pumpen wegen ihres Ar-Transport vorgesehenen Rohrleitungen innerhalb beitsprinzips und ihrer verhältnismäßig hohen Wareines evakuierten Mantelrohres geführt sind. In einer tungsbcdürftigkeit für einen unbegrenzten Dauerbc-Reihc von Fällen dienen derartige Leitungssysteme trieb, geschweige denn für einen Betrieb unter Waszum Transport dieser Medien über große Strecken. scr, wie er gelegentlich gleichfalls notwendig ist, Sind, wie dies häufig der Fall ist, mehrere Rohrlei- 50 praktisch nicht geeignet sind.

Hingen zum Transport des oder der Medien vorgcse- Es sind auch Leitungssysteme bekannt, bei denen

hen, so können sie konzentrisch undoder achsparallel die zum Transport von tiefsiedenden Flüssiggasen geführt sein. vorgesehene Rohrleitung ohne Zwischenraum mit

Bei den bisher bekannten Leitungssystemen zum einer wiirmeisolicrenden Schicht umgeben sind und Transport von flüssigen und oder gasförmigen Me- 55 bei denen ein zwischen wärmeisolierender Schicht dien, die auf extrem hohen oder auf extrem tiefen und Mantelrohr verbleibender Ringspalt mit einem Temperaturen gehalten werden, hat man bereits Inertgas (französische Patentschrift 1563 976) oder Mantelrohre angeordnet, die zugleich zur Führung mit Luft (USA.-Patentschrift 3 213 889) gefüllt ist. für die die strömenden Medien enthaltenen Rohrlci- Diese bekannten Leitungssysteme haben den Nachtungcn dienen. Dabei ist bei einem bekannten Lei- 60 teil, daß bei einem Leck in der zum Transport vortungssystem, das zum Transport tiefsiedender Flüs- gesehenen Rohrleitung nicht verhindert werden siggasc vorgesehen ist. der zwischen den Rohrlcitun- kann, daß die die Rohrleitung umgebenden Gase in gen im Mantelrohr gebildete Ringspalt evakuiert. die innere Rohrleitung eintreten oder das zu transwobei zugleich in dem Ringspalt pulverförmige Iso- porticrcndc Medium in das die wärmeisolicrcndc lationsniittel oder auch feste Isolationsmittcl. wie 65 Schicht umgebende Gas austritt.

beispielsweise Strahlungsschilde, vorgesehen sind. So Da bei den bisher bekannten Leitungssystemen

ist ein Leitungssystem bekannt, bei dem die im cva- eine absolute Dichtigkeit nicht erziclbar war. war es kuierten Ringspalt befindliche Isolationsschicht aus auch nicht möglich, beim Transport von radioaktiven