DE2022867C3 - 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, wie flüssiges Natrium, z. B. bei Kernreaktoren, die einen mit je einem Ende mit zwei auf einem Teil ihrer Länge ineinander «0 greifenden Rohrteilen verbundenen Faltenbalg aufweist, wobei im Längenbereich des von beiden Rohrteilen begrenzten, im Vergleich zu seiner Länge schmalen Spaltes auf dem inneren Rohrteil eine wärmeisolierende Schicht vorhanden und am äußeren Rohrteil eine Kühleinrichtung in Form von radial abstehenden Kühlrippen od. dgl. vorgesehen ist, wobei ferner der mit seinem einen Ende mit dem freien Ende des äußeren Rohrteils verbundene Faltenbalg einen an den Spalt anschließenden Längenbereich des ^M inneren Rohrteils umgibt

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, *s 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 25447 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 inneren und äußeren RohrteiL Im Längenbereich des von den beiden Rohrteilen begrenzten Spaltes ist eine isolierende Buchse vorhanden. In den vom Faltenbalg umschlossenen Raum wird durch einen Einlaß ein inertes Gas, z. B. Argon unter Druck eingeleitet, das durch einen Auslaß diesen Raum wieder verläßt und das im Spalt vorhandene Flüssigmetall 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 06 293 ist es im Hinblick auf die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich bekannt, bei Expansionsverbindwngen von Rohren mit einem zwischen zwei Rohrteilen vorhandenen Faltenbalg in einen zwischen diesem und einem Rohrstück vorhandenen Raum ein inertes Gas (z. 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 annähernd konstanten, von der Temperatur des (das Betriebsmittel darstellenden) Natriums im wesentlichen unabhängigen Temperatur von z. B. 300" zu halten. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die wärmeisolierende Schicht sich auch über den an den Spalt anschließenden, vom Faltenbalg umgebenen Längenbereich des inneren Rohrteils erstreckt und daß der zwischen dem Faltenbalg und dem inneren Rohrteil vorhandene Raum sowie der Spalt mit Hilfe einer in der wärmeisolierenden Schicht vorgesehenen Heizwendel heizbar ist

Die gekennzeichneten Merkmale wirken zusammen, um den Faltenbalg auf einer annähernd 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 und 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 11 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, z. B. aus Asbest bestehende Isolierschicht 14 vorgesehen, wogegen am äußeren Rohrteil 22 im Längebereich des Spaltes 41 mehrere, z. B. 48 radiaie Kühlrippen 24 angebracht sind. Der zwischen Faltenbalg 30 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 Heizwendel 15 heizbar. Infolgedessen ist es möglich, jeweils vor Betriebsbeginn zwischen den Falten des Balges 30 vorhandene Natriumreste durch Heizen in den flüssigen Zustand zu bringen und Beschädigungen des Balges 30 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 einschließlich des Faltenbalges 30 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 30 in Berührung kommenden Natriums verhältnismäßig niedrig. Aus diesem Grunde treten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Faltenbalg keine nennenswerten Korrosionen auf, weshalb eine 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 auf einem Teil ihrer Länge ineinander greifenden Rohrteilen verbundenen Faltenbalg aufweist, wobei im Längenbereich des von beiden Rohrteilen begrenzten, im Vergleich zu seiner Länge schmalen Spaltes auf dem inneren Rohrteil eine wärmeisolierende Schicht vorhanden und am äußeren Rohrteil eine Kühleinrichtung in Form von radial i* abstehenden Kühlrippen od. dgl. vorgesehen ist, wobei ferner der mit seinem einen Ende mit dem freien Ende des äußeren Rohrteils verbundene Faltenbalg einen an den Spalt anschließenden Längenbereich des inneren Rohrteils umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierende Schicht (14) sich auch über den an den Spalt (4t) anschließenden, vom Faltenbalg (30) umgebenen Längenbereich des inneren Rohrteils (10, 11, 12) erstreckt und daß der zwischen dem Faltenbalg (30) und dem inneren Rohrteil (10,11,12) vorhandene Raum (42) sowie der Spalt (41) mit Hilfe einer in der wärmeisolierenden Schicht (14) vorgesehenen Heizwendel (15) heizbar ist

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