DE2136176C2 - Aus zwei konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer weiteren Verbesserung solcher aus mindestens zwei konzentrischen Rohren bestehender Rohrsysteme dessen inneres rohr in dem aeusseren durch materialarme Abstandshalter in Lage gehalten ist. Gemaess der Erfindung besteht jeder Abstandshalter aus einem Ring mit dem Durchmesser des Innenrohres entsprechenden Ausschnitt, der zusammen mit einem oder mehreren an ihn angelenkten weiteren Ringen gleichen Aufbaues oder Ringsegmenten zur Halterung fuer das Innenrohr verwendeter Faeden, Baender oder Draehte dient. Ein solcher, aus mehreren Ringen oder Ringsegmenten aufgebauter Abstandshalter kann ohne Schwierigkeiten auf ein durchlaufendes Rohr aufgesteckt werden, indem nach dem Ueberlegen des Ringes die an ihn angelenkten Teile um das Innenrohr herumgeklappt und in dieser Lage beispielsweise durch Klemmbolzen, durch ein Scharnier oder dergl. gehalten werden. Der auf diese Weise auf das Rohr aufgebrachte Abstandshalter ist betriebssicher und vor allem wesentlich leichter montierbar als ein aus Einzelteilen bestehendes Gebilde. In Durchfuehrung der Erfindung werden die zur Halterung des Innenrohres verwendeten Faeden, Baender oder Draehte an den durch den Ausschnitt erzeugten Enden des jeweiligen Ringes oder Ringsegmentes befestigt. ...U.S.W

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem aus zwei konzentrischen Rohren bestehenden Rohrsystem, z. B. ein bei tiefen Temperaturen betriebenes elektrisches Kabel oder eine Rohrleitung zum Transport flüssiger oder gasförmiger erwärmter oder gekühlter Medien, dessen inneres Rohr in dem umgebenden äußeren Rohr durch materialarme Abstandshalter in Lage gehalten ist, die aus sich von innen gegen das äußere Rohr abstützenden, vor der Montage nur gelenkig miteinander verbundenen, im montierten Zustand zu einem geschlossenen Ring verbundenen Bogenstücken und aus an letzteren befestigten, über das Innenrohr quer zur Rohrachse gespannten Fäden, Bändern oder Drähten bestehen, die das Innenrohr im Zentrum des geschlossenen Ringes halten.

Bekannt sind bereits tiefgekühlte Kabel, bei denen zur Übertragung elektrischer Energie im Innern eines mit flüssigem Helium gefüllten Rohres Leiterstränge angeordnet sind. Dieses, die Leiterstränge aufnehmende Rohr, das vorteilhaft gewellt ist, wird zum Schutz nach außen von weiteren konzentrischen Rohren umgeben, die jeweils etwas größeren Durchmesser besitzen, so daß entsprechende Zwischenräume gebildet werden. Im innersten Zwischenraum kann beispielsweise ein Vakuum aufrechterhalten werden, wahrend der mittlere Zwischenraum zum Zwecke der Unterteilung des vom Kabelinnern nach außen gerichteten Temperaturgefälles und damit zur Erzielung einer Zwischenkühlung mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist

Es sind auch bereits Rohrsysteme bekannt, beispielsweise aus vier konzentrischen Rohren, die zur Fortleitup.g flüssiger Gase, wie Wasserstoff oder Helium, verwendet werden. Zur Zentrierung und Abstützung solcher Rohrsysteme bzw. der Rohre untereinander sind bereits Abstandshalter der unterschiedlichsten Ausführung verwendet worden. Diese Abstandshalter haben beispielsweise die Form einer aus Kunststoff bestehenden Wendel, die um das jeweils ^;nnere Rohr herumgelegt ist Sie können aber auch aus drei oder mehreren radial zwischen jeweils zwei Rohren angeordneten und gleichmäßig über den Umfang des jeweiligen Innenrohres verteilten Stützelemcnten aus einem geeigneten Isoliermaterial bestehen. Wegen der durch diese bekannten Abstandshalter in den Zwischenraum zwischen jeweils zwei Rohren eingebrachten verhältnismäßig großen Massen sind diese Abstandshalter jedoch z.B. dann nicht geeignet wenn der Zwischenraum zwischen jeweils zwei Rohren zur Aufnahme eines wärmenden oder kühlenden Mediums verwendet werden soll. Eine solche Führung eines beispielsweise flüsi^en oder gasförmigen, gekühlten oder erwärmten Mediums ist beispielsweise dann erforderlich, wenn das innere Rohr zur Fortleitung eines strömenden Mediums, z. B. Schwefel, verwendet werden soll, das zum kontinuierlichen Transport wegen der einzuhaltenden Viskosität auf bestimmte Temperaturen gehalten werden muß. Auf der anderen Seite ist die Verwendung eines kühlenden Mediums dann erforderlich, wenn in das zu transportierende Medium führende Rohr beispielsweise bei tiefen Temperaturen flüssige Gase, wie Wasserstoff oder Helium, weitergeleitet werden sollen. Abweichend hiervon tritt aber auch das Problem einer sog. Zwischenkühlur * dann auf, wenn es sich beispielsweise bei dem rohrförmigen Gebilde um ein in supraleitendem Zustand betriebenes Kabel handelt, das aus vier konzentrischen Rohren besteht, und bei dem zwischen dem zweiten und dem dritten Rohr beispielsweise flüssiger Stickstoff geführt wird.

In allen diesen Fällen, wo es darauf ankommt, den Zwischenraum zwischen jeweils zwei Rohren mit einem beispielsweise strömenden flüssigen oder gasförmigen Medium auszufüllen, ist es wesentlich, daß das Medium ohne große Verluste durch den Zwischenraum geführt und dadurch eine intensive Kühlung bzw. eine Erwärmung ermöglicht wird. Höhere Strömungsverluste bedingen darüber hinaus eine größere Anzahl an über die Strecke verteilten Pumpstationen, die das flüssige oder gasförmige Medium durch das Rohrsystem befördern.

Alle die bisher bekannten Konstruktionen für die verschiedensten Anwendungsgebiete mit mehreren konzentrischen vorzugsweise gewellten Metallrohren ließen sich wesentlich vereinfachen, d. h. entsprechend verbilligen, wenn beispielsweise das Innenrohr im Außenrohr durch eine möglichst materialarme Halterung zentriert werden könnte. Der geforderte geringe Materialanteil soll die Wärmeverluste, die durch Leitung übertragen werden, auf ein Minimum reduzieren.

Die Abstandshalterquerschnitte, die hierfür benötigt werden bzw. überhaupt in Frage kämen, haben einen derart geringen Querschnitt, daß stern-, wendel- oder

andersförmige Abstandshalter, die bei den bekannten Anordnungen verwendet und dort auf Druck beansprucht werden, entfallen müssen.

Aus diesem Grunde hat man bereits vorgeschlagen, jeden Abstandshalter aus mindestens zwei, vorzugsweise drei Ringen mit einem dem Durchmesser des jeweiligen Innenrohres entsprechenden Ausschnitt herzustellen, deren durch den Ausschnitt erzeugte Enden als Halterung eines Fadens oder Drahtes als Träger für das jeweilige Innenrohr dienen und die, bezogen auf den Ausschnitt, jeweils um 120° verdreht in Achsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Strömungsverluste durch solche Abstandshalter sind äußerst gering, so daß eine besonders intensive Kühlung in dem von den Rohren gebildeten Raum möglich wird. Die Aufhängung des jeweils inneren Rohres bedeutet eine äußerst materialarme Abstandshalterung, die Wärmeverluste durch Leitung sind praktisch zu vernachlässigen. Der Abstandshalter selbst wird nur auf Zug beansprucht

Bekannt ist es auch bereits (FR-PS 15 24 383), die Abstandshalter in Form von zwei Böge nstückcn auszubilden, die ihrerseits zum Spannen von Haltefäden dienen. Hierzu sind die Haltefaden durch Öffnungen der Bogenstücke hindurchgeführt und klemmen nach dem Zusammenfügen der Bogenstücke zu einem einzigen geschlossenen Ring das jeweilige innere Rohr zwischen sich ein. Verlaufen im montierten Zustand die Haltefäden waagerecht, so müssen bei dem in Achsrichtung folgenden Abstandshalter die Haltefäden senkrecht verlaufen, um das innere Rohr wenigstens einigermaßen zentrisch zu führen. Die Betriebssicherheit ist damit aber nicht ausreichend gewährleistet.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, materialarme Abstandshalter so auszubilden, daß ein inneres Rohr in einem umgebenden äußeren Rohr sicher geführt und gehalten ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß rrndestens ein Bogenstück die Form eines geschlitzten Ringes aufweist, dessen Schlitzbreite dem Durchmesser des Innenrohres entspricht und an dem ein oder mehrere weitere geschlitzte Ringe gleichen Aufbaus oder segmentartige Bogenstücke angebracht sind.

Ein solcher Abstandshalter kann ohne Schwierigkeiten auf ein durchlaufendes Rohr aufgesteckt werden, indem nach dem Überlegen des Ringes die an ihn angelenkten Teile um das Innenrohr herumgeklappt und in dieser Lage beispielweise durch Klemmbolzen, ϊπ durch ein Scharnier oder dgl. gehalten werden. Der auf diese Weist?, auf das Rohr aufgebrachte Abstandshalter ist betriebssicher und vor allem wesentlich leichter montierbar als ein aus Einzelteilen bestehendes Gebilde. Besondere Vorteile bringt eine solche Konstruktion 3> dann, wenn als Innenrohr ein mit einer Parallelwellung versehenes Rohr verwendet wird und die von den Ringen oder Ringsegmenten getragenen Haltefaden, Bänder oder Drähte in ein Wellental des Innenrohres eingelegt werden können. Die Abstandshalter sitzen wi dann fest auf dem Innenrohr auf, und das so vorbereitete Gebilde kann dann anschließend im Durchlauf von dem zweiten konzentrischen Rohr, beispielsweise aus einem längseinlaufenden und zum Rohr geformten und an den Bandkanten verschweißten Metallband, umschlossen werden.

Werden in Weiterfühpjng des Erfindungsgcdankens mindestens drei geschlitzte Ringe für den Abstandshalter verwendet, dann kann es oft vorteilhaft sein, daß die Ringe um eine und nur eine allen Ringen gemeinsame Achse schwenkbar angeordnet sind. Zur Montage werden die Ringe oder Ringsegmente um die Drehachse auseinandergeklappt, seitlich auf das Rohr aufgeschoben und anschließend während des Durchlaufes des Rohres um dieses herumgelegt und in ihrer endgültigen Lage beispielsweise durch Spannbolzen oder dgl. gesichert

Oft kann es aber auch von Vorteil sein, als Abstandshalter einen geschlitzten Ring für das Innenrohr zu verwenden und an beiden Seiten des Ringschlitzes ein Ringsegment anzuordnen, das um diesen Befestigungspunkt schwenkbar ist Die Montage des Abstandshalters geht dann so vor sich, daß die Ringsegmente von den Schenkeln des Ringes hinweggeklappt der Ring über das Rohr gestülpt und anschließend die Ringsegmente herumgekiappt und mit dem Ring verspannt werden. Auch dieser Abstandshalter trägt sich selbst, wenn alle Teile zu einem geschlossenen Gebilde herumgelegt ükid.

Die zur Halterung des Innenrohres verwendeten Drähte, Bänder oder Fäden können von den Enden des geschlitzten Ringes oder Ringsegmentes gehalten werden. Es ist aber möglich und oft auch besonders vorteilhaft, insbesondere dann, wenn Ringsegmente verwendet werden, die Halterungselemente, die Fäden, Drähte oder Bänder, mit einem Ende an dem dem Drehpunkt abgekehrten Ende des Ringsegmentes und mit dem anderen Ende an der dem Ringschlitz abgekehrten Seite des Ringes zu befestigen.

Als Garn, Faden oder Draht hoher Zugfestigkeit kann beispielsweise ein solcher aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise einem vorgereckten Polyester, Nylon und dergl, verv/endet werden. Es ist aber auch möglich, einen Faden oder Draht aus einem geeigneten Metall zu verwenden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung seien anhand der F i g. 1 bis 4 näher erläutert.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich, bestehen die Abstandshalter aus mehreren Ringen I₁ beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, deren durch den Schlitz 2 erzeugte Enden 3 und 4 zur Halterung des band- oder drahtförmigen Trägers 5 dienen. Diese mit dem Schlitz 2, der dem Außendurchmesser des jeweiligen Rohres, auf den die Abstandshalter aufgeschoben werden sollen, entspricht, versehenen Ringe werden dann, wie insbesondere aus der Fig.2 ersichtlich, so miteinander verbunden, daß sie um eine gemeinsame Drehachse 6 schwenkbar sind. Zur Montage geht man dabei so vor, daß, wie aus der F i g. 2 ersichtlich, zunächst der mittlere Ring beispielsweise von oben über das Rohr ⁷ aufgeschoben wird, soweit es das Band oder der Draht 5 zuläßt, und daß dann anschließend die weiteren, z. B. vor und hinter dem ersten Ring angeordneten zweiten Ringe 1 um das Rohe 7 herumgeklappt werde.!, bis auch die Haltebänder 5 dieser Ringe auf dem Rohr 7 zur Anlage gebracht sind. In dieser Endstellung werden dann die drei Rinpe 1 mittels der Bolzen 8 und 9 so verspannt, daß sich die in der Fig. 3 angedeutete Ausführung ergibt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Rohr 7 eine glatte Oberfläche siif, ebenso kann es jedoch auch ganz oder teilweise gewellt sein, so daß die drei das Rohr umfassenden Schlaufen aus dem bandförmigen oder drahtförmigen Träger 5 in die Wellentfiier des Rohres zu liegen kommen. Dieses bedeuie". eine wesentlich günstigere Fixierung der Abstandshalterkonsiruktion auf dem Innenrohr.

In der Fig. 4 ist schließlich eine Ausführung dargestellt, bei der über ein Innenrohr 24, das selbstverständlich auch ein Vollstrang oder dgl. sein kann, eine Abstandshalterkonstruktion aufgebracht wird, die aus einem mit einem Schlitz 25 für das Rohr 24 versehenen Ring 26 besteht, an den zwei Ringsegmente 27 und 28 an den Stellen 29 und 30 angelenkt sind. Zur Halterung des Rohres 24 bzw. der Abstandshalter auf diesem Rohr dienen wiederum Drähte, Fäden oder Bänder 31, 32 und 33, die an den jeweiligen Enden des Ringes 26 bzw. an je einem der Enden 34 und 35 der Ringsegmente 27 und 28 und auf der anderen Seite vom Ring 26 selbst gehalten werden. Nach dem Aufschieben des Ringes 26 auf das Rohr 24 in Pfeilrichtung werden anschließend, wie ebenfalls durch Pfeile angedeutet, die Ringsegmente 27 und 28 um das Rohr herumgeklappt, so daß sich die Haltebänder oder Drähte 31, 32 und 33 fest um das Rohr 24 herumlegen und dieses verspannen. In diesem verspannten Zustand werden dann die drei Teile des Abstandshalters durch die Bolzen 36 und 37 gesichert, die zusammen mit dem an dv.n Ring 26 angebrachten Bolzen 38 gleichzeitig zur Stabilisierung des Abstandshalters in dem nicht dargestellten, das Innenrohr jedoch umgebenden konzentrischen Rohr dienen.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fi g. I bis 4 sind in jedem Fall jeweils drei einzelne Elemente zu einem gemeinsamen Abstandshalter zusammengefaßt, der als selbsttragendes Bauelement auf einfache Weise auf dem durchlaufenden Innenrohr, dem Innenleitc- oder dgl. aufgebracht werden kann. Der öffnungswinkel für die einzelnen Elemente bei der Montage des Abstandshalters sollte möglichst eng sein, um die auf den Haltefaden, das Halteband oder den Haltedraht wirkenden Kräfte möglichst gering zu halten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Aus zwei konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem, z. B. ein bei tiefen Temperaturen betriebenes elektrisches Kabel oder eine Rohrleitung zum Transport flüssiger oder gasförmiger erwärmter oder gekühlter Medien, dessen inneres Rohr in dem umgebenden äußeren Rohr durch materialarme Abstandshalter in Lage gehalten ist, die aus sich Von innen gegen das äußere Rohr abstützenden, vor der Montage nur gelenkig miteinander verbundenen, im montierten Zustand zu einem geschlossenen Ring verbundenen Bogenstükken und aus an letzteren befestigten, über das Innenrohr quer zur Rohrachse gespannten Fäden, Bändern oder Drähten bestehen, die das Innenrohr im Zentrum des geschlossenen Ringes halten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bogenstück die Form eines geschlitzten Ringes aufweist £t.3sen Schlitzbreite dem Durchmesser des !nnenrohrss entspricht und an dem ein oder mehrere weitere geschlitzte Ringe gleichen Aufbaus oder segmentartige Bogenstücke angebracht sind.

2. Rohrsystem nach Anspruch 1, bei dem die Abstandshalter aus mindestens drei geschlitzten Ringen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzten Ringe um eine ailen Ringen gemeinsame Achse schwenkbar angeordnet sind.

3. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter aus einem geschlitzten Riτις und an beiden Seiten des Ringschlitzes schwenkbar befestigten Ringsegmenten bestehen.

4. Rohrsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Halterung des Innenrohres verwendeten Fäden, Drähte oder Bänder mit einem Ende an dem dem Drehpunkt abgekehrten Ende des Ringsegmentes und mit dem anderen Ende an der dem Ringschlitz abgekehrten Seite des Ringes gehalten sind.