DE2022867B2 - Vorrichtung zum Längenausgleich bei Rohrleitungen o.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Längenausgleich bei Rohrleitungen od. dgl., in denen hohe Betriebstemperaturen auftreten, insbesondere bei Rohrleitungen für flüssige Metalle, ie flüssiges Natrium, z. B. bei Kernreaktoren, die einen mit je einem Ende mit zwei ineinander greifenden RoIa eilen verbundenen Faltenbalg aufweist, wobei zumindest im Längenbereich des Faltenbalges und des von den beiden Rohrteilen begrenzten, im Vergleich zu seiner Länge schmalen Spaltes auf dem inneren Rohrteil eine wärmeisolierende Schicht vorhanden und am äußeren Rohrteil eine Kühleinrichtung vorgesehen ist.

In die Rohrleitungen natriumgekühlter Kernreaktoren müssen in der Regel Dehnelemente eingebaut werden, um in den Rohrleitungen das Auftreten unzulässig hoher Wärmespannungen zu vermeiden. Die Verwendung von Faltenbälgen als Dehnelemente ist sehr naheliegend. Bei hohen Temperaturen verlieren jedoch die üblichen Werkstoffe so stark an Festigkeit, daß die Beanspruchbarkeit von daraus gefertigten Faltenbälgen sehr gering wird. Außerdem nehmen die Korrosionen bei diesen Werkstoffen, insbesondere bei Temperaturen von über 600°C sehr stark zu, was im Hinblick auf die geringen Wandstärken von Metallbälgen zu einem frühzeitigen Undichtwerden dieser Dehnelemente führen kann. Metallegierungen, die bei hohen Temperaturen bessere Festigkeitseigenschaften aufweisen, enthalten meist größere Anteile von Legierungselementen, wie z. B. Nickel, die von flüssigem Natrium bei Temperaturen von über 600°C besonders schnell herausgelöst werden. Infolge dieses Umstandes ist ebenfalls ein Schadhaftwerden von Faltenbälgen, die aus solchen Metallegierungen bestehen, bereits nach kurzen Betriebszeiten möglich.

Aus der DE-OS 15 25 447 ist eine Expansionsverbindung der eingangs genannten Art für Rohrleitungen bekannt, in denen hohe Betriebstemperaturen auftreten, insbesondere für Rohrleitungen für flüssige Metalle, z. B. bei Kernreaktoren, die einen mit je einem Ende mit zwei Rohrteilen verbundenen Faltenbalg aufweist. Hierbei greifen diese beiden Rohrteile ineinander und der Faltenbalg umgibt den äußeren Rahrteil. Im Längenbereich des von den beiden Rohrleilen begren/-ten Spaltes ist eine isolierende Buchse vorhanden. In den vom Faltenbalg umschlossenem Raum wird durch einen Einlaß ein inertes Gas, ζ. B. Argon unter Druck eingeleite·., das durch einen Auslaß diesen Raum wieder verläßt und das im Spalt vorhandene Flüssigmetall

ίο abkühlen soll. Die eben beschriebene Vorrichtung gewährleistet keine verläßliche Arbeitsweise und ergibt den erheblichen Nachteil, daß das erwähnte inerte Gas in das Flüssigmetall gelangen kann.

Durch die US-PS 25 05 293 ist es im Hinbiirk auf die »rfindungsgemäße Vorrichtung lediglich bekannt, bei Expansionsverbindungen von Rohren mit einem zwischen zwei Rohrteilen vorhandenen Faltenbalg in einen zwischen diesem und einem Rohrstück vorhandenen Raum ein inertes Gas (ζ. B. Dampf) zum Schutz des Faltenbalges zu leiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend angeführten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, einen zum Längenausgleich dienenden Faltenbalg auf einer annähemd konstanten von der Temperatur des (das Betriebsmittel darstellenden) Natriums im wesentlichen unabhängigen Temperatur von z. B. J0ö° zu halten. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Faltenbalg den inneren Rohrteil umgibt, daß im Längenbereich des daran anschließenden Spaltes am äußeren Rohrteä! radial zu letzterem angeordnete Kühlrippen od. dgl. vorgesehen sind und daß der zwischen dem Faltenbalg und dem inneren Rohrteil vorhandene Raum sowie vorzugsweise auch der Spalt mit Hilfe einer in der wärmeisolierenden Schicht vorgesehenen elektrischen Heizwendel heizbar ist.

Die gekennzeichneten Merkmale wirken zusammen, um den Faltenbalg auf einer annähend konstanten, von der Temperatur des in der Rohrleitung geleiteten Mediums unabhängigen Temperatur zu halten, worin der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber dem zuvor beschriebenen Bekannten besteht.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung im Längsschnitt schematisch abgebildet ist, näher beschrieben.

Die dargestellte Vorrichtung ist in die aus den beiden Rohrstücken 10 =jnd 20 bestehende Rohrleitung eingebaut, die für den Durchfluß von flüssigem Natrium bestimmt ist. Das Rohrstück 10 ist von den beiden koaxial zu ihm angeordneten Rohrteilen 12 und 22 umgeben. Der innere Rohrteil 12 ist durch den Kegel 11 mit dem Rohrstück 10 und der äußere Rohrteil 22 durch den Kegel 21 mit dem Rohrstück 20 verbunden. Hierbei ist zwischen den beiden Kegeln 11 und 21 ein mit dem Inneren der Rohrstücke 10 und 20 in Verbindung stehender Raum 40 vorhanden, an den sich der von den Rohrteilen 12 und 22 begrenzte, im Vergleich zu seiner Länge schmale Spalt 41 anschließt. An den den Kegeln II und 21 abgewandten Enden der Rohrteile 12 und 22 sind Flansche 13 und 23 vorgesehen, mit denen je ein Ende des Faltenbalges 30 dichtend verbunden ist. Zwischen innerem Rohrteil 12 und Rohrstück 10 ist eine aus einem Isoliermaterial, ζ. Β. aus Asbest bestehende Isolierschicht 14 vorgesehen, wogegen am äußeren Rohrteil 22 im Längebereich des Spaltes 41 mehrere, z. B. 48 radiale Kühlrippen 24 angebracht sind. Der

/wischen Faltenbalg 10 und innerem Rohrteil 12 vorhandene Raum 42 und auch der Spalt 41 sind mit Hilfe einer an der Innenseite des inneren Rohrteiles 12 vorgesehene elektrischen llei/.wendel 15 heizbar. Infolgedessen ist es möglich, jeweils vor Betriebsbeginn /wischen den Falten des Balges 10 vorhandene Natriumreste durch Heizen in den flüssigen Zustand /u bringen und Beschädigungen des Balges JO mit Sicherheit zu verhindern, die durch an den eben erwähnten Stellen ansonsten vorhandenes festes Natrium auftreten könnten. Die Rohrstücke 10 und 20 sowie die übrigen natriumberührten Teile der Vorrichtung einschlieUlich des Fallenbalges 10 bestehen aus rostfreien Chromnickelstahl.

Auch wenn die Temperaturen des im Inneren der Rohrstücke 10 und 20 befindlichen flüssigen Natriums sehr hoch sind, ist infolge der Kühleinwirkung der eben beschriebenen Vorrichtung die Temperatur des mit dem Faltenbalg JO in Berührung kommenden Natriums verhältnismäßig niedrig. Aus diesem Grunde treten bei der erfindungsgemäOen Vorrichtung am Faltenbalg keine nennenswerten Korrosionen auf, weshalb tine extrem lange Lebensdauer desselben gewährleistet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Längenausgleich bei Rohrleitungen od. dgl., in denen hohe Betriebstemperaturen auftreten, insbesondere bei Rohrleitungen für flüssige Metalle, wie flüssiges Natrium, z. B. bei Kernreaktoren, die einen mit je einem Ende mit zwei ineinander greifenden Rohrteilen verbundenen Faltenbalg aufweist, wobei zumindest im Längenbereich des Faltenbalges und des von den beiden Rohrteilen begrenzten, im Vergleich zu seiner Länge schmalen Spaltes auf dem inneren Rohrteil eine wärmcisolierende Schicht vorhanden und am äußeren Rohrteil eine Kühleinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fallenbalg (JO) den inneren Rohrteil (10, 11, 12) umgibt, daß im Längenbereich des daran anschließenden Spaltes (41) am äußeren Rohrteil (22) radial zu letzterem angeordnete Kühlrippen (24) od. dgl. vorgesehen sind und daß der zwischen dem Faltenbalg (30) und dem inneren Rohrteil (10,11, 12) vorhandene Raum (42) sowie vorzugsweise auch der Spalt (41) mit Hilfe einer in der wärmeisolierenden Schicht (14) vorgesehenen elektrischen Heizwendel (IS) heizbar ist.