DE2057703A1

DE2057703A1 - Thermisch isolierendes Auskleidungselement

Info

Publication number: DE2057703A1
Application number: DE19702057703
Authority: DE
Inventors: Flaviano Farfaletti-Casali
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1969-11-18
Filing date: 1970-11-17
Publication date: 1971-06-16
Also published as: LU59839A1; GB1253800A; NL7016757A; US3804712A; FR2069641A5; BE758108A; DE2057703B2; CA954715A

Description

Thermisch isolierendes Auskleidungselement

Die Erfindung betrifft ein Auskleidungselement zur thermischen Isolierung des Inneren von Druckbehältern gasgekühlter Reaktoren·

Eines der wichtigsten Probleme im Zusammenhang mit der Konstruktion von Druckbehältern, insbesondere von vorgespannten Betondruckbehältern für gasgekühlte Reaktoren ist die Schaffung geeigneter Auskleidungselemente für die thermische Isolierung der Innenseite der Druckbehälter· Diese Auskleidungselemente sollen zugleich billig sein, leicht montierbar sein, mögliche Druckabfälle des Systems ohne nennenswerte Beschädigungen überstehen können und gute Isoliereigenschaften haben·

Dieses Problem ist von noch grösserer Bedeutung bei gasgekühlen Hochtemperaturreaktoren wegen der erhöhten Wärmedehnungen, denen die Struktur der Auskleidungselemente ausgesetzt sein kann·

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein billiges, leicht montierbares und gegen hohe Druckschwankungen und Temperaturunterschiede weitgehend unempfindliches, thermisch isolierendes Auskleidungselement für gasgekühlte Reaktoren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass es Reihen von Metallbändern umfasst, die so gebogen sind, tk dass sie zwischen sich Zellen bilden, in deren Innerem thermisch isolierendes Material angeordnet und befestigt ist, wobei die Metallbänder mechanisch im Inneren des Druckbehälters befestigt sind und die Bänder und das thermisch isolierende Material so gebogen und miteinander verbunden sind, dass Wärmedehnungen, denen die Struktur des Auskleidungselementes unterliegt, zugelassen werden.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reihen von Metallbändern untereinander mittels metallischer Brücken miteinander vorzugsweise an den Stellen, wo der Abstand zwischen den Bändern am geringsten ist, mechanisch verbunden sind und dass die Brücken ™ ein Loch aufweisen, durch das auf die Innenwand des Druckbehälters geschweisste und zur Befestigung von Auskleidungs elementen vorgesehene Bolzen passen.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das thermisch isolierende Material aus übereinander gestapelten Metallplatten besteht, die die Form der Zelle, in der sie angeordnet sind, haben und in Richtung der einen Diagonalen eine Welle und vorzugsweise senkrecht zu dieser Welle mindestens zwei Wellen aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden erläutert. Es zeigen:

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Fig. Λ eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines erfindungsgemässen Auskleidungselementes j

Fig. 2 mehrere Auskleidungselemente im eingebauten Zustand;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Metallplatte, die zum Aufbau der Isolierzellen dient, und

Fig. 4- eine perspektivische Ansicht eines Isolierkörpers -

für eine andere Ausführungsform eines erfindungsge- * massen AuBkleidungselementes»

In Figur Λ ist die Dichtwand 1 des Druckbehälters dargestellt.

Dabei handelt es sich um die kalte Dichtwand des Behälters, Sie wird von einem dicken Blech gebildet und ist durchgehend geschweisst, wobei die Bodenwand und die zylindrische Innenwand des Druckbehälters überlappt geschweisst sind. Aufgrund des Krümmungsradius der zylindrischen Innenwand entstehen normalerweise Schwierigkeiten bei der Montage isolierender Auskleidungselemente. Aufgrund des grossen Krümmungsradius der Innenseite des Druckbehälters (5 bis 10 Meter) kann die zylindrische Wand jedoch in jedem Fall in erster Näherung als ebene Wand angesehen werden. Die Dichtwand 1 wird mittels wassergekühlter Rohre, die in den Beton eingebaut sind, gekühlt, so dass die mittlere Temperatur der Dichtwand demzufolge die Temperatur des Betons ist, die nicht über ^>0°0 liegt.

An der Wand 1 des Behälters sind Befestigungsbolzen 2 für die isolierenden Auskleidungselemente angebracht. Sie sind auf die Behälterwand geschweisst und im Zickzack angeordnet,

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wobei der Abstand zwischen ihnen zwischen 300 und 500 mm liegt, und können die isolierenden Auskleidungselemente halten. Die Bolzen 2 sind an ihrem Ende mit einem Gewinde versehen und vorzugsweise aus Bohren statt aus vollen Rundstangen gefertigt, um den Querschnitt der wärmeleitenden Stellen auf der Behälterwand dementsprechend zu vermindern.

Es kann die Verwendung von Bolzen mit einem Ab-schnitt aus hochwarmfestem, isolierendem Material vorgesehen werden, um die Wärmeverluste noch weiter zu vermindern· Die isolierenden Auskleidungselemente, deren Metallgitter in Figur 1 wiedergegeben ist, werden von einer Gruppe zahlreicher Isolierzellen gebildet, die durch Stapelung von Metallplatten der in Figur 3 gezeigten Art erhalten werden.

Die Montage auf der ebenen Bodenwand des Druckbehälters ist ebenso wie die Montage auf der zylindrischen Wand sehr einfach: Die Auskleidungselemente werden auf die Bolzen 2 geschoben und mittels Muttern 3 befestigt. Um zu verhindern, dass die Muttern sich lösen, kann das Gewinde einfach durch Verstemmen etwas verformt werden oder können die Muttern mit einem Schweisspunkt festgehalten werden.

Die Teilungslinien zwischen den verschiedenen Auskleidungselementen können den in Figur 2 gezeigten Verlauf haben, wo die Teilungslinien zwischen drei Auskleidungselementen A, B und 0 durch eine Doppellinie gekennzeichnet sind. Die Teilungslinien verlaufen im Zickzack entsprechend den Trennlinien zwischen benachbarten Zellen.

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Es ist von besonderer Bedeutung, dass die Wärmedehnungen von jeder Zelle aufgenommen werden, so dass es nicht erforderlich ist, bei der Montage zwischen den verschiedenen Auskleidungselementen einen Spielraum au lassen, wodurch die Montage erleichtert wird. Die Auskleidungselemente können so montiert werden, dass sie sich berühren und die Händer der äusseren Seitenwände, die die Auskleidungselemente begrenzen, können nach der Montage zusammengeschweisst werden, so dass die Wärmeverluste entlang der Teilungslinien zwischen den verschiedenen Auskleidungs- M elementen (Fig. 2) vermindert werden.

An den Durchtrittsstellen der Leitungen und an den Berührungslinien zwischen den verschiedenen Flächen des Druckbehälters, d.h. dort, wo die Auskleidungselemente durch gerade oder gekrümmte Linien begrenzt sein müssen, sind die Zellen abgeschnitten und die Bleche so angeordnet, dass die Grenzen der Auskleidungselemente entlang dieser Linien verlaufen.

Die Anbringung der Auskleidungselemente auf den zylindrischen Flächen des Druckbehälters kann mit den erfindungsgemässen Auskleidungselementen leicht durchgeführt ™ werden* Die Auskleidungselemente, die eine Achsenlänge von 1,5 bis 2 m haben, werden bereits entsprechend dem Krümmungsradius der Druckbehälte;rwand gekrümmt vorbereitet, wobei die gleichen isolierenden Standardplatten, die in Figur 3 dargestellt sind, verwendet werden. Wie deutlich aus den Figuren 1 und £ zu erkennen ist, sind diese isolierenden Metallplatten in der Ebene zwischen den Befestigungslöchern leicht biegbar, da eine in der Mitte angeordnete Welle vorgesehen ist. Darüber hinaus erlaubt diese Welle, den Abstand zwischen den Befestigungslöchern leicht zu verändern. Die Anbringung der Auskleidungselemente im Druckbehälter auf den auf der

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Wand 1 vorher befestigten Bolzen 2 wird dadurch erleichtert, dass zwischen den Bolzen und den Befestigungslöchern in den isolierenden Platten etwas Spiel vorgesehen ist»

Das Metallgitter der Auskleidungselemente, das deutlich in Fig. 1 dargestellt ist, wird von Teilen aus dünnem Blech gebildet, die eine Dicke zwischen 0,2 und 0,5 mm haben und aus rostfreiem Stahl oder einer nichtrostenden Legierung wie z.B. "Inconel", "Nimonic" usw. bestehen.

Die verschiedenen Bestandteile der Auskleidungselemente können miteinander durch elektrische Punktschweissung _v oder durch Schweisspunkte an den Rändern verbunden werden.

Ein erster Teil des Gitters der Auskleidungselemente wird von Bändern 4 (Fig. 1) gebildet, die zickzackförmig angeordnet sind, wobei die Flanken einen Winkel von 45 mit der Senkrechten bilden. Die Bänder bilden die horizontale Begrenzung der Zellen in dem Fall, dass die Auskleidungselemente eine senkrechte Fläche bedecken. Die Bänder sind durch kleine Brücken 5» die mit den Bändern verschwßisst sind, miteinander verbunden. Bohrungen 5¹ sind in den Brücken vorgesehen und dienen zur Befestigung und Zentrierung auf dem Bolzen 2. Die isolierenden Metallplatten 6, die zusammen mit den Bändern 4 die isolierenden Zellen vervollständigen, sind übereinander im Inneren von Waben angeordnet, die von den Bändern 4 und der Wand 1 begrenzt werden. Die isolierenden Iletallplatten sind untereinander gleich und haben die in Fig. J dargestellte Form.

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Jede Platte ist mit einer Welle 8, die sich, entlang einer Diagonalen der Platte erstreckt, und mit zwei unterbrochenen, zur Welle 8 senkrechten Welle 9 versehen. Diese Wellen ermöglichen die Wärmedehnungen der Platten und erhöhen zugleich die Quersteifigkeit.

Die Platten sind ringsherum mit gebogenen Rändern 10 versehen, die an den Bändern 4 der Auskleiäungselemente anliegen und die Aufgabe haben, konvektive Gasströmungen zwischen den verschiedenen Zellen zu verhindern oder ä zu vermindern. Jede Platte ist mit zwei Bohrungen 11 versehen, mittels derer sie auf den Bolzen 2angebracht wird. Die Platten sind daher entsprechend den Bohrungen 11 übereinander angeordnet.

Der Abstand zwischen den gestapelten Platten, der die Höhe der Isolierzellen darstellt, liegt normalerweise in der Grössenordnung von 4 bis 6 mm und wird durch zwei halbkreisförmige kleine IPüsse 12, die an den Bohrungen 11 zum Inneren der Platten gerichtet angeordnet sind, sowie durch zwei Ränder 13, die an jedem Ende der Welle 8angeordnet sind, sichergestellt.

Dadurch, dass ein Übergangswinkel an den Rändern der Wellen 8 und 9 und an den gebogenen Rändern 10 vorgesehen wird, kann die Entfernung zwischen den gestapelten Platten auch soweit vermindert werden, dass sie sich praktisch berühren können.

Vier an den Ereuzungspunkten der Welle 8 und der Wellen 9 vorgesehene Schlitze 14 ermöglichen durch Verformung des Bleches schnelle und zufällige Druckabfälle im System, wobei jedoch im normalen Betriebszustand starke konvektive Gasströmungen zwischen den Zellen vermieden

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werden können. Die Schlitze 14- dienen ferner dazu, die Verformbarkeit der Platten während der Wärmedehnungen zu erhöhen. Die letzte Platte 6 Jeder Wabe ist ringsherum punktweise mit ihren erhöhten Rändern mit den Rändern der Bänder 4· verschweisst, so dass die mechanischen Eigenschaften der Auskleidungselemente verbessert werden, dabei Jedoch deren Verformbarkeit erhalten bleibt.

Eine andere Aueführungsform der isolierenden Auskleidungselemente stellen Auskleidungselemente der gleichen metallischen Grundstruktur dar, bei denen aber die übereinander gestapelten Platten 6 durch einen faserigen oder porösen Isolierkörper 15 (Fig. 4·) ersetzt sind.

Dieser Körper, der die Form der Wabe hat, in die er eingesetzt werden soll, kann zum Beispiel aus einer Matte aus mineralischen Fasern oder aus einer Matte, die aus abwechselnden Lagen von Gewirk und Blech gebildet wird, oder schliesslich aus einem einzigen porösen Aluminiumblock bestehen, der längs seiner Ränder von verformbarem metallischen Gewirk eingeschlossen ist, das die Aufgabe hat, die Wärmeverluste an den Rändern der Nabe zu vermindern.

Oberhalb des Isolierkörpers 15 befindet sich eine Metallplatte 16, die den weiter oben beschriebenen Platten gleicht und in gleicher Weise am Rand des Bandes 4 befestigt ist. Sie vervollständigt auf diese Weise das Metallgitter des Auskleidungselementes und schliesst den Isolierkörper in der Wabe der Zelle ab. Eine weitere Ausführungsform des Gitteraufbaus der Auskleidungselemente ist die, bei der direkt die aus den Bändern 4- bestehenden Wände der Zellen zur Verbindung der isolierenden Auskleidungselemente mit der Wand 1 des Druckbehälters verwendet werden. In diesem Fall können die Bolzen 2 einge-

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spart werden. Die Bänder 4 können direkt an der Wand 1 punktweise oder fortlaufend längs des Bertthrungsrandes angesehweisst werden· In diesen VaIX lind die Brücken 5 nicht notwendig.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Bänder 4 mit der Wand 1 mittels der Brücken 5 befestigt werden, die punktweise direkt auf die Wand gescliweisst werden.

In diesen beiden Fällen ist es möglich, die Bolzen 2 und die entsprechenden Stellen erhöhten Wärmeübergangs auf der Wand 1 zu vermeiden·

Indem die Bänder 4 direkt auf die Dichtwand 1 geschweisst werden, wird es möglich, diese Bänder und daher das Metallgitter der Auskleidungselemente zur Versteifung der Wand des Druckbehälters heranzuziehen·

In diesem letzten lall haben die Bänder 4 eine erhöhte konstruktive Funktion und müssen daher eine grössere Dicke haben, als sie für die übrigen Lösungen vorgesehen ist· Dagegen kann die Wand 1 unter sonst gleichen Bedingungen | dünner ausgeführt werden, woraus eine Materialersparnis resultieren kann.

Patentansprüche t

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Claims

Patentansprüche

Auskleidungselement zur thermischen Isolierung des Inneren von Druckbehältern gasgekühlter Reaktoren, dadurch gekennzeichnet, dass es Seihen von Metallbändern (4) umfasst, die so gebogen sind, dass sie zwischen sich Zellen bilden, in deren Innerem thermisch isolierendes Material (6, 15) angeordnet und befestigt ist, wobei die Metallbänder mechanisch im Inneren (1) des Druckbehälters befestigt sind und die Bänder und das thermisch isolierende Material so gebogen und miteinander verbunden sind, dass Wärmedehnungen, denen die Struktur des Auskleidungselementes unterliegt, zugelassen werden.
2. Auskleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihen von Metallbändern (4) untereinander mittels metallischer Brücken (5) miteinander vorzugsweise an den Stellen, wo der Abstand zwischen den Bändern am geringsten ist, mechanisch verbunden sind und dass die Brücken ein Loch (5¹) aufweisen,durch das auf die Innenwand (1) des Druckbehälters geschweisste und zur Befestigung von Auskleidungselementen vorgesehene Bolzen (2) passen.
3>. Auskleidungselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (2) von Rohren gebildet werden, die vorzugsweise zylindrisch sind.
4. Auskleidungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Bolzen (2) aus thermisch isolierendem Material besteht.

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5. Auskleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch isolierende Material aus übereinander gestapelten Metallplatten (6) besteht, die die Form der Zelle, in der sie angeordnet sind, haben und in Richtung der einen Diagonalen eine Welle (8) und vorzugsweise senkrecht zu dieser Welle mindestens zwei Wellen (9) aufweisen.
6. Auskleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch isolierende Material ein faseriger Körper (15) ist, der von einer Matte gebilde1?wird, die aus abwechselnden Lagen von Gewirk und Metallblechen besteht, f
7. Auskleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch isolierende Material aus einem porösen Aluminiumblock (15) besteht, der an den Händern von verformbarem Metallgewirk umschlossen ist.
8. Auskleidungselement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (4) an der Innenwand (1) des Druckbehälters angeschweisst sind.

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