DE2021589A1 - Rohrleitungssystem - Google Patents

Description

• Rohrleitungssystem Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrleitung, insbesondere zum Transport eines in einem Kernreaktor erhitzten gasförmigen Arbeitsmittels,dessen Druck höher ist als der Atmosphärendruck. Das gilt insbesondere für Jlochtemperaturreaktoren mit nachgeschalteter Gasturbine. Dabei durchströmt das gasförmige Arbeitsmittel den Reaktor, in dem es erhitzt wird und im Anschluß daran den für die Energieumwandlung vorgesehenen maschinellen Teil, der im wesentlichen aus Turbomaschine -also in erster Linie aus Gasturbine und Kompressor - und aus Wärmeübertragern besteht. Zum Transport des gasförmigen Arbeitsmittels sind dabei zwischen den einzelnen Einrichtungen einer solchen Anlage Rohrleitungen zur Fortleitung des gasförmigen Arbeitsmittels vorgesehen.
• An diese Rohrleitungen müssen besondere technische und sicherheitstechnische Anforderungen gestellt werden. Sie ergeben sich aus den anfallenden verhältnismäßig hohen Volumenströmen, den bei Verwendung von Hochtemperaturreaktoren auftretenden hohen Gastemperaturen, die bis zu etwa 9000C betragen #tö't"R, sowie Gasdrücken, die bis zu etwa 1 t ar betragen können. Hinzu kommt, daß aus sicherheitstechnischen Gründen unvorhergesehenen riumlichen Versetzungen der miteinander zu verbindenden Bauteile in der Weise Rechnung getragen werden muß, daß uneulässige Beanspruchungen vermieden werden.
• Dabei muß dafür Sorge getragen werden, daß selbst bei einem unvorhergesehenen Bruch der unter Druck stehenden Leitung verhindert wird, daß das Arbeitsmittel an der Bruchstelle ausströmen kann. Zu berücksichtigen ist dabei ferner, daß bei der nicht integrierten Bauweise, bei der der Reaktor in einem Druckbehälter angeordnet ist, der von der Kraftwerksanlage selbst getrennt angeordnet ist, die zur Verbindung des Reaktoreintritts mit dz zugehörigen Gasauslaß am rekuperativen Wärmeaustauscher, dessen Anordnung in Verbindung mit-der Kraftwerksanlage erforderlich ist, notwendige Gasleitung beispielsweise einen inneren Durchmesser von etwa 1 m und je nach den gegebenen Umständen eine Länge von 20 bis 40 m aufweisen muß, wenn das Kraftwerk eine Leistung von etwa 600 MWe erbringen soll.
• Es sind. zwar Rohrleitungen bekannt, die Durchmesser der vorbezeichneten Größe aufweisen und zur Fortleitung von Gasen dienen, die unter dem vorbezeichneten Druck stehen, wobei die Länge dieser Leitungen auch der vorstehend angegebenen Länge entspricht. Um den verschiedenen Beanspruchungen solcher Leitungen Rechnung zu tragen, ist es ferner bekannt, in derartigen Leitungen, insbesondere zum Ausgleich von Längenänderungen Dehnungsglieder vorzusehen, Diese bekannten Leitungen vermögen jedoch nicht den in Verbindung mit einem Reaktor -insbesondere einem Hochtemperaturenreaktor - an Durchmessern, Länge, Drucktemperatur und den sicherheitstechnischen Voraussetzungen bei einem etwaigen Leitungsbruch zu stellenden Anforderungen zu genügen rufgabe der Erfindung ist es daher, ein Rohrlettungesysten zu schaffen, das sowohl in technischer wie in sicherheitstechnischer Hinsicht den an die Verwendung ii Reaktorbetrieb. zu stellenden Anforderungen entspricht.
• Dlese Aufgabe wird bei einem Rohrleitungssystem der oben genannten Art dadurch gelöst, daß mehrere, jeweils aus mehreren Rohrstücken bestehende Leitungen koaxial so geführt sind, daß eine Außenleitung eine Innenleitung mit Spiel umgibt, wobei der zwischen Außenleitung und Innenleitung gebildete Ringraum unter einem ii Vergleich zus Außenraum höheren Druck steht und wobei Innenleitung und Außenleitung aus mittels Dehnfalten oder Wellrohrabschnitten miteinander verbundenen Rohr stücken bestehen und in der Außenleitung mehrere in verschiedenen Bewegungsebenen Jeweils nur eine begrenzte Bewegung zulassende Gelenkstellen angeordnet sind.
• Durch die Anordnung der Gelenkstellen soll erreicht werden, daß eine Bewegungamöglichkeit der pliteinander zu verbindenden Bauteile in Grenzen durchführbar ist. Dabei hat es sich als zweckmäßig ergeben, daß die Bewegungsekenen der Gelenkstellen suieinander senkrecht stehen. Ebenso ist es zweckmäßig, daß höchstens zwei aufeinanderfolgende Gelenkstellen die gleiche Bevegungsebene aufweisen. Schließlich'hat es sich bei der praktischen Verwirklichung als vorteilhaft gezeigt, wenn mindestens zwei benachbarte Gelenkstellen, deren Bewegungsebenen aufeinander senkrecht stehen, nicht mit den übrigen Gelenkstellen auf einer Geraden liegen. Dadurch wird die räumliche Bewegungsiöglichkeit zweier miteinander zu verbindender Bauteile der Anlage erweitert.
• Ist in den äußeren Rohrleitungen nur eine Bevegungsfalte vorgesehen, so sind zweckmäßig zur Festlegung der Beregungsebenen der Gelenke jeweils mit den Rohrleitungsabschnitten der äußeren Rohrleitung verbundene, um eine Drehachse begrenzt schweSkbare Joche vorgesehen. Falls jedoch in der äußeren Rohrleitung zwei oder mehrere Dehnf alten angeordnet sind, ist es zweckukßig, zur Begrenzung der Bewegung der inneren Falte einen oder mehrere diese von außen ungreifende Stützringe anzuordnen. Zweckffißig sind zur Begrenzung der Bewegung an den Enden der Rohrabschnitte je zwei Gelenkarme sowie am äußeren Umfang Ringstück angeordnet. Bei Anordnung mehrerer Dehnf alten in der äußeren Rohrleitung ist es ferner vorteilhaft, in größeren Abständen zwischen den Falten jeweils ein oder mehrere, mittels Gelenkarmen miteinander und mit den Enden der Rohrabschnitte der äußeren Rohrleitung verbundene Rohrstücke vorzusehen, wobei an den Rohrstucken oder an den mit den Gelenkarmen verbundenen Stützringen und an den Enden der Rohrabschnitte der äußeren Rohrleitung parallel zur Rohrachse verlaufende, als Abstandhalter dienende Ringstück oder dergleichen angeordnet sind.
• Um eine möglichst gleichmäßige Kühlung der äußeren Rohrleitung zu erzielen, iSt die äußere Rohrleitung mit Abstand von einer an sich bekannten Kühischlange umgeben, wobei in dem Zwischenraum zwischen Kühischlange und Rohrleitung eine Isolationsschicht angeordnet ist.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform des Rohrleitungssystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß an den Innenfalten der Wellrohrabschnitte der Innenleitung ebenfalls diese von außen uxgreifende Stützringe vorgesehen sind, die durch mit dem einen Ende eines Rohrabschnitts der Innenleitung fest verbundene, im Zwischenraum zwischen Innenleitung und äußerer Rohrleitung parallel zur Rohrachse verlaufende Joche, Rohrstücke oder dergleichen abgestützt werden, an deren freiem Ende ein durch an dem jeweils benachbarten Rohrstück der Innenleitung und an der Innenseite der äußeren Rohrleitung angeordnete Ringe, Nasen oder dergleichen jeweils e die Dehnung begrenzender und auf die äußere Rohrleitung übertragender radial verlaufender Ring vorgesehen ist.
• Zum Ausgleich des im Innenraum der Innenleitung und in Ringraum zwischen Innenleitung und Außenleitung herrschenden Druckes steht zweckmäßig der zwischen der Innenleitung und der äußeren Rohrleitung gebildete Ringraum über eine oder mehrere Verbindungsleitungen, in denen jeweils ein von einem Druckwächter gesteuertes Abspirrventil angeordnet ist, mit dem von der Innenleitung eingeschlossenen Raum in Verbindung, Eine bevorzugte Ausführungsforn des Rohrleitungssystems gemäß der Erfindung besteht ferner darin, daß an der Innenseite der Innenleitung eine aus einem oder mehreren koaxial zueinander angeordneten Rohrstücken gebildete Rohrleitung vorgesehen ist, wobei die Abschnitt senden der Rohrstücke gegeneinander und gegenüber den Enden der Wellrohrabschnitte der Innenleitung versetzt angeordnet sind. Diese Rohrstücke können sehr dünnwandig sein. Durch diese Anordnung wird über die ganze Länge der Rohrleitung eine Temperaturabsehirxung der druckhaltenden Rohrwandungen gegenüber dem heißen Strömungsiedium erzielt.
• Das Rohrleitungssystem gemäß der Erfindung wird in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Teilstück des Rohrleitungssystems Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch das Rohrleitungssystem gemäß Fig. 1.
• Fig. 3 verschiedene Ausführungsformen der in der und Fig. 4 -Außenleitung angeordneten Gelenkstellen Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist das Rohrleitungssystem gemäß der Erfindung auf Grund der Gel&stellen 1 beweglich. Dabei sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der äußeren Rohrleitung 2 Dehnfalten 3 vorgesehen. Die Bewegungsebenen der Gelenke der Gelenkstellen 1 sind durch um Drehachsen 4 schwenkbare Joche 5 oder dergleichen festgelegt.
• Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, stehen die Bewegungsebenen verschiedener Gelenkstellen 1 senkrecht zueinander, und zwar sind zweckmäßig die Gelenkstellen 1 so angeordnet, daß höchstens zwei benachbarte Gelenkstellen 1 die gleicb Bevegungsebene haben. Außerdem ist der Figur 1 zu entnehmen, daß die Leitungsführung so verläuft, daß mindestens zwei Gelenke, deren Bewegungsebenen aufeinander senkrecht stehen, nicht auf der gleichen Geraden mit den übrigen Gelenken liegen. Dies ermöglicht eine verhältnismäßig große räumliche Bewegungsfreiheit der - in der Zeichnung nicht dargestellten " miteinander zu verbindenden Bauteile, die sich in der Praxis als sehr zweckmäßig ergeben hat.
• Falls wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist mehrere Dehnfalten 3 angeordnet sind, so ist jeweils zwischen zwei Dehnfalten ein die innere Dehnt alte von außen umgebender Stützring 6 vorgesehen. Ferner ist statt der Stützringe 6 in grdßoren Abständen, das heißt jeweils zwischen zwei oder mehreren Stützringen 6 ein Rohrstück 7 zwischen die Dehntalten 3 eingefügt, das über Gelenkarme 8 mit weiteren benachbarten Rohratücken 7 oder mit den Enden 9 der Rohrstücke 11 der äußeren Rohrleitung 2 verbunden ist. Dabei sind zur Begrenzung der Bewegung an den Enden 9 der Rohrtücke 11 und an der Rohrstück 7 parallel zur Rohrachse verlaufende Joche oder als Abstandhalter 10 wirkende Ringstück oder dergleichen vorgesehen.
• Eine andere Ausführungsfori der Gelenkstellen 1 besteht - wie in Figur 4 dargestellt ist - darin, daß an einigen der Stützringe 6 Gelenkarme 8 angeordnet und entweder mit den benachbarten Stützringen 6 oder den Enden 9 der Rohrstücke 11 verbunden sind. In diesem Falle sind die als Abstandhalter 10 wirkenden Joche oder Rohrstücke an den Rohrstücken 11 und an den Stützringen 6 angeordnet, mit denen die Gelenkarme 8 verbunden sind.
• Durch diese Anordnung wird eine in der gewünschten Weise wirksane Begrenzung der Bewegungsmöglichkeit erzielt.
• Die äußere Rohrleitung 2, die aus den Rohrabschnitten 11 gebildet wird, ist mit Abstand von einer Kühischlange 12 umgeben, wobei der Zwischenraum zwischen den Rohrleitungsabschnitten 11 und der Kühlschlange 12 zur Wärmedämmung durch eine Isolationsschicht 13 ausgefüllt ist. Je nach den Erfordernissen kann diese Isolationaschicht gleichbleibende oder auch unterschiedliche Dicke aufweisen. Dadurch wird erreicht, daß, je nachdem ob die Wärmeströmung am Rohrumfang gleichbleibend oder unterschiedlich ist, die Temperatur des verwendeten Werkstoffes über dem Umfang der Rohrleitung konstant gehalten wird. Wie aus Figur 2 hervorgeht, besteht die koaxial in der Außenleitung 2 geführte Innenleitung 14 aus mehreren Teilstücken, wobei zwischen den Teilstücken Wellrohrabschnitte 15 vorgesehen sind. In den Innenfalten der Wellrohre sind diese von außen umgreifende Stützringe 16 vorgesehen. Diese Stützringe 16 stützen sich zugleich gegen ein mit den Teilabschnitten der Rohrleitung 14 verbundenes Rohrstück 17 ab. An dem freien Ende des Rohrstückes 17 ist ein radial verlaufender Kreisring 18, der über an der Außenleitung 2 und an den Leitungsabschnitten der Innenleitung 14 angeordnete Ringe oder Nasen 19 die Axialkräfte,.die auf die Innenleitung 14 wirken, in beide Richtungen-auf die Außenleitung 2 überträgt.
• Bei einem etwaigen Bruch der äußeren Rohrleitung 2 kann sich der Druckunterschied zwischen dem Gasdruck innerhalb der Innenleitung und dem Außenraum nicht nachteilig auswirken, da die Wandung der Innenleitung 14 eine hinreichende Wandstärke aufweist.
• Außerdem ist die axiale Bewegung der Rohrstücke 17 durch die aus mit den Rohrstücken 17 in Verbindung stehenden Kreisringen 18 sowie aus an der Innenleitung 14 und an der äußeren Rohrleitung 2 angeordneten Ringen oder Nasen 19 gebildete Fangvorrichtung begrenzt. Zur Regelung der Druckverhältnisse ist - wie aus Figur 2 hervorgeht - außerdem eine Verbindungsleitung 20 zwischen der Innenleitung 14 und dem zwischen Innenleitung 14 und Außenleitung 2 gebildetenRingraum vorgesehen, in der ein von einem an sich bekannten Druckwächter 21 gesteuertes Absperrventil 22 angeordnet ist.
• In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an der Innenseite der Innenleitung 14 ferner ein oder mehrere konzentrische, aus in axialer Richtung verschiebbaren Abschnitten bestehende dünnwandige Rohre 23 vorgesehen, wobei die zwischen den Rohrstücken jeweils gebildete Spalte versetzt zueinander und auch versetzt gegenüber den Enden der Wellrohrabschnitte angeordnet sind, so daß über dem ganzen Umfang eine Tenperaturabschirmung der druckhaltenden Rohrwandungen 14 gegenüber dem heißen Strömungsmedium erzielt wird.

Claims (12)

Patent ansprüche

1. Rohrleitungssystem, insbesondere zum Transport eines in einem Kernreaktor erhitzten gasförmigen Arbeitsmittels, dessen Druck höher ist als der Atmosphärendruck, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehrere jeweils aus mehreren Rohrstücken bestehende Leitungen koaxial so geführt sind, daß die äußere Rohrleitung (2) die Innenleitung (14) sit Spiel umgibt, wobei der zwischen der äußeren Rohrleitung (2) und Innenleitung (14) gebildete Ringraum unter einem im Vergleich zum Außenraum höheren Druck steht, und wobei Innenleitung (14) und Außenleitung (2) aus mittels Dehafaten (3) oder Wellrohrabschnitten (15) miteinander verbundenen Rohrstücken bestehen und wobei in der Außenleitung (2) nehrere in verschiedenen Beregungsebenen jeweils nur eine begrenzte Bewegung zulassende Gelenkstellen (1) angeordnet sind.

2. Rohrleitungssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Gelenkstellen (1) aufeinander senkrecht stehende Bewegungsebenen aufweisen.

3. Rohrleitungasystem nach den Ansprüchen 1 und 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, . daß höchstens zwei aufeinanderfolgende Gelenkstellen (1) die gleiche Bewegungsebene aufweisen.

4. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens zwei benachbarte Gelenkstellen (1), deren Bewegungsebenen aufeinander senkrecht stehen, nicht mit den übrigen Gelenkstellen (1) auf einer Geraden liegen.

5. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Festlegung der Bewegungsebenen der Gelenke der Gelenkstellen (1) mit den Rohrleitungsabschnitten (11) der äußeren Rohrleitung (2) verbundene, um eine Drehachse (4) begrenzt schwenkbare Joche (5) oder dergleichen vorgesehen sind.

6. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Anordnung von zwei oder mehreren Dehnf alten (3) in der Außenleitung (2) ein oder mehrere an sich bekannte, die inneren Falten von außen umgreifende Stützringe (6) angeordnet sind.

7. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 5 und 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den Enden (9) der Rohrabschnitte (11) je zwei Gelenkarme (8) sowie am äußeren Umfang Ringstücke (10) angeordnet sind.

8. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 6 und 7, d a -d u r c h g e k e n n z Q i c h n e t, daß in größeren Abständen zwischen den Falten (3) jeweils ein oder mehrere, mittels Gelenkarmen (8) miteinander und mit den Enden (9) der Rohrabschnitte (11) der äußeren Rohrleitung (2) verbundene Rohrstücke (7) vorgesehen sind, wobei an den Rohrstücken (7) oder an den mit den Gelenkarmen (8) verbundenen Stützringen (6) und an den Enden (9) der Rohrabschnitte (11) der äußeren Rohrleitung (2) parallel zur Rohrachse verlaufende, als batandbalter dienende Ring#tUckSlfier dergleichen angeordnet sind.

9. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 8, d-a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die äußere Rohrleitung (2) von einer an sich bekannten Kühlschlange (12) mit Abstand umgeben ist, wobei in dem Zwischenraum zwischen Kühlschlange (12) und äußerer Rohrleitung' (2) eine Isolationsschicht (13) vorgesehen ist.

10. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den Innen- -falten der Wellrohrabschnitte (15) der Innenleitung (143 diese von außen umgreifende Stützringe (16) vorgesehen sind, die durch mit dem einen Ende eines Rohrabschnitts der Innenleitung (14) fest verbundene, im Zwischenraum zwischen Innenleitung (14) und äußerer Bohrleitung (2) parallel zur Rohrachse verlaufende Joche, Rohrstücke (17) oder dergleichen abgestützt werden, an deren freiem Ende ein durch an dem jeweils benachbarten Rohrstück der Innenleitung (14) und an der Innenseite der äußeren Rohrleitung (2) angeordnete Ringe (19), Nasen oder dergleichen jeweils die Dehnung begrenzeäder und auf die äußere Rohrleitung (2) übertragender radial verlauf ender Ring vorgesehen ist.

11. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 10, d 1 -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dar zwischen der äußeren:Rohrleitung (2) und der Innenleitung (14) gebildete Ringraum über ein oder mehrere Verbindungsleitungen (20), in denen jeweils ein von eines Druckwächter (21) gesteuertes Absperrventil (22) angeordnet ist, mit das von der Innenleitung eingeschlossenen Raum in Verbindung steht.

12. Rohrleitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an der Innenseite der Innenleitung (14) eine aus einer oder mehreren koaxial zueinander angeordneten dünnwandigen Rohrstücken gebildete Rohrleitung (23) vorgesehen ist, wobei die Abschnittsenden der Rohrstücke der Rohrleitung (23) gegeneinander und gegenüber den Enden der Wellrohrabschnitte (15) der Innenleitung (14) versetzt angeordnet sind.

L e e r s e i t e