DE2257699C3

DE2257699C3 - Gekrümmtes Rohrleitungsstück

Info

Publication number: DE2257699C3
Application number: DE19722257699
Authority: DE
Inventors: Peter Kappeler; Klaus Uhlig
Original assignee: Brown Boveri Sulzer Turbomaschinen AG
Current assignee: Brown Boveri Sulzer Turbomaschinen AG
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE2257699A1; DE2257699B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein gekrümmtes Rohrleitungsstück einer isolierten Rohrleitung für ein mit hoher Geschwindigkeit strömendes Medium von hoher Temperatur und hohem Druck, aus einem Außenrohr, aus einem in diesem koaxial angeordneten Innenrohr zum Führen des Mediums, aus einer Isolationsschicht zwischen den beiden Rohren und aus einer zwischen den beiden Rohren angeordneten Vorrichtung zum konzentrischen Halten des Innenrohres in- 5c nerhalb des Außenrohres.

Bei einem derartigen gekrümmten Rohrleitungsstück treten Probleme auf, die im wesentlichen im Abfangen von Schubkräften bestehen, die auf das gekrümmte Rohrleitungsstück aufgrund des darin mit hoher Geschwi'idigkeit, hoher Temperatur und hohem Druck strömenden Mediums einwirken. Bei dem bekannten gekrümmten Rohrleitungsstück der eingangs genannten Art sind kegelstumpfartige Bauteile zur Verbindung des Innenrohres mit dem Außenrohr und Zentrierringe vorgesehen, die jedoch weder mit dem Außenrohr noch mit dem Innenrohr verbunden sind. Weder die kegelstumpfartigen Bauteile noch die Zentrierringe reichen zum Auffangen der auf das Innenrohr einwirkenden Schubkräfte aus, wenn beispielsweise Schubkräfte von 500 Mp oder mehr auf das Innenrohr einwirken.

Bei einem weiteren gekrümmten Rohrleitungsstück einer ganz anderen Gattung erfolgt das Abfangen der Schubkräfte durch eine sich gegen das Erdreich abstützende vertikale Plattenwand, die von gegeneinander beweglichen Gliedern gebildet ist Eine derartige Abstützung ist beim gekrümmten Rohrleitungsstück der eingangs genannten Art nicht verwendbar, da hier das konzentrisch innerhalb des Außenrohres befindliche Innenrohr abgestützt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gekrümmtes Rohrleitungsstück der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß die zwischen den beiden Rohren angeordnete Vorrichtung zum konzentrischen Halten des Innenrohres innerhalb des Außenrohres auch höchsten Beanspruchungen des Innenrohres standhält, wenn dieses einem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Medium von Temperaturen über 800⁰C und einem Druck von ungefähr 50 bar ausgesetzt ist, wobei gleichzeitig eine Bewegung in Richtung der Rohrachse des Innenrohres verhindert werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Vorrichtung aus einem Zugband gebildet ist, das am Außenrohr verankert ist, das Innenrohr symmetrisch zu !,einer Krümmungsebene mindestens teilweise umschließt und beiderseits am Innenrohr geführt ist, und daß für das Zugband und das Innenrohr jeweils in der Krümmungsebene des Innenrohres liegende Führungen an* Außenrohr befestigt sind, welche dem Zugband und dem Innenrohr sich nur entlang dieser Krümmungsebene radial nach außen oder nach innen zu bewegen gestatten.

Die durch das Zugband gebildete Vorrichtung zum konzentrischen Halten des Innenrohres innerhalb des Außenrohres hält auch höchsten Beanspruchungen des Innenrohres stand. Das Innenrohr kann selbst bei einem mit hoher Geschwindigkeit durchströmenden Medium von hoher Temperatur und hohem Druck nicht innerhalb des Außenrohres verschoben werden. Das Zugband erlaubt lediglich eine Bewegung des Innenrohres senkrecht zur Krümmungsebene. Diese Bewegung wird durch die Anordnung der Führungen verhindert, welche dem Zugband und dem Innenrohr sich nur entlang der Krümmungsebene radial nach außen oder nach innen zu bewegen gestatten. Das erfindungsgemäße gekrümmte Rohrleitungsstück ist somit in seiner Krümmungsebene gegen jegliche Verschiebung fixiert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt nicht nur in der Verminderung der Wärmeübertragung durch die Anbringung des Zugbandes, sondern durch die Anbringung des Zugbandes wird ein Weg für die Parallelströmung durch die Isolationsschicht freigegeben, wodurch die Gefahr einer Beschädigung der Isolationsschicht durch Wirbelströme eliminiert wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist bei einem gekrümmten Rohrleitungsstück, dessen Innenrohr mittels eines radialen Spaltes in zwei axiale Teile unterteilt ist und einen diesen Spalt überdeckenden gleitenden Manschettenring aufweist, vorgesehen, daß das Zugband den Manschettenring umschlingt. Dadurch werden gleichzeitig die Enden beider axialen Teile des Innenrohres gehalten.

Schließlich sieht die Erfindung bei e:inem gekrümmten Rohrleitungsstück, dessen Innenrohr mit einem den Strom des Mediums führenden Schaufelgitter versehen ist, vor, daß das am Außenrohr verankerte Zugband an dem das Schaufelgitter tragenden Abschnitt des Innenrohres angreift. Dadurch werden die vom Medium über das Schaufelgitter auf das Innenrohr einwirkenden Kräfte unmittelbar vom Zugband aufgenommen.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand zweier in den

Zeichnungen näher dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das erste Ausführur.gsbeispiel im axialen Längsschnitt,

F i g. 2 das erste Ausführungsbeisfiiel, jedoch im Schnitt gemäß Linie 11-11 in F i g. 1,

F i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel im axialen l-ängsschnitt,

Fig.4.daii andere Ausführungsbeispiel, jedoch im Schnitt gemäß Linie IV-IV in F i g. 3.

Das gekrümmte Rohrleitungsstück einer isolierten Rohrleitung großen Durchmessers für ein mit hoher Geschwindigkeit strömendes Medium von hoher Temperatur und hohem Druck weist ein Außenrohr 1 und in diesem Außenrohr i ein Innenrohr 2 auf. Das Innenrohr 2 ist im Außenrohr 1 koaxial zu diesem gelagert. Zum Halten des Innenrohrs 2 sind in dem Zwischenraum 3 zwischen den beiden Rohren 1 und 2 konusförmige Ringe 4 vorgesehen. Der Zwischenraum 3 ist mil einer Isolationsschicht aus einem Ssolationsmaierial ausgefüllt. Die Ringe 4 sind so ausgelegt und bemessen, daß sie die temperaturabhängige?! Ausdehnungsunterschiede der beiden Rohre 1 und 2 aufnehmen bzw. ausgleichen können. Die Ringe 4 verhindern auch eine zum Innenrohr 2 parallele Strömung des Mediums durch den Zwischenraum 3. Diese Strömung durch den Zwischenraum 3 wäre sonst eine Folge von Löchern 5, mit welchen das Innenrohr 2 zum Druckausgleich gegenüber dem Zwischenraum 3 versehen ist.

Als Stütze zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 1 zum Aufnehmen der im wesentlichen ra-. dial nach außen in der Krümmungsebene des Innenrohrs 2 wirkenden Kräfte des strömenden Mediums ist ein an dem Außenrohr 1 verankertes, das Innenrohr 2 umschlingendes Band 6 vorgesehen. Die Krümmungsebene des lnnerirohrs ist durch die Rohrachse 7 des gekrümmten Rohrleitungsstücks bestimmt. Das Band 6 ist als ein Zugband ausgeführt, welches das Innenrohr 2 nur teilweise umschlingt. Das Band 6 ist beiderseits und symmetrisch zur Krümmungsebene des Innenrohrs 2 am Außenrohr 1 in Stellen 8 verankert.

Das Band 6 ist so verankert und bemessen, daß, wenn bei Temperaturänderungen des Mediums die Länge des Bandes 6 und der Umfang der beiden Rohre 1 und 2 sich ändern, die Rohrachse 7 des Innenrohrs 2 mit der 4s Rohrachse des Außenrohrs t im wesentlichen identisch bleiben. Das Band 6 ist ein Band aus einem Blech. Es ist aber auch denkbar, das Band 6 aus mehreren Blechlagen zusammenzulegen.

Ein axialer Abschnitt 9 des Innenrohrs 2, weicher mittels des Bandes 6 am Außenrohr 1 verankert ist. dient als Träger eines den Strom des Mediums führen den Schaufelgitters. Von dem Schaufelgitter ist in der Zeichnung vereinfacht nur eine dem Strom des Mediums führende Schaufel 10 gezeigt. Eine Führung i 1 und eine Führung 12 liegen in Krümmungsebene des Innenrohrs 2. Die Führungen 11 und 12 sind je mittels eines senkrecht zur Krümmungsebene des Innenrohrs 2 verlaufenden Federblatts 13 am Außenrohr 1 verankert. Andererseits ist die Führung 11 mit dem Band 6 und die Führung 12 mit dem axialen Abschnitt 9 des Innenrohrs 2 verbunden. Der axiale Abschnitt 9 ist an der Verbindungsstelle des Bandes 6 mit der Führung U mit Führungsleisten 9', welche beiderseits dem Band 6 anliegen, versehen. Deswegen können sich das Band 6 und der Abschnitt 9 bzw. das Innenrohr 2 nur entlang der Krümmungsebene des Innenrohrs 2 radial nach außen oder nach innen bewegen, wobei die Bewegung in Richtung der Rohrachsen 7 des Innenrohrs 2 entlang verhindert sind.

Das Innenrohr 2 kann sich aber je entlang der Rohrachse 7 temperaturabhängig in beiden Richtungen beiderseits von den Führungen 11 und 12 weg verlängern oder zurück zu diesen verkürzen. Deswegen ist das Innenrohr 2 beiderseits mit Ringen 14 zum Anschluß auf die weiteren — nicht gezeichneten — Teile der Rohrleitung verschen. Die Konusförmigen Ringe 4 sind am Außenrohr 1 unbeweglich befestigt. Das Innenrohr 2 jedoch ist in den Ringen 4 gleitend gelagert. Je zwischen dem Innenrohr 2 und den Ringen 4 sind Kornpensatoren 4^! angebracht.

Als das andere Ausführungsbeispiel ist in F i g. 3 und 4 ein erfindungsgemäßer Segmentkrümmer dargestellt. Das Innenrohr 2 ist in dieser Ausführungsform mit den Ringen 4 unbeweglich verbunden. Zum Längsdehnungsausgleich ist das Innenrohr 2 dort, wo das Band 6 angebracht ist, mittels eines Spaltes 15 in je zwei axiale Teile unterteilt und mit einem den Spalt 15 überdeckenden, gleitenden Manschettenring 16 versehen. Das Band 6 umschlingt nun den Manschettenring 16. Der Manschettenring 16 ist ähnlich wie der axiale Abschnitt 9 in F i £. 1 und 2 mit Führungsleisten 16' versehen und mittels Führungen 12 bzw. 11 und Federblättern 13 an dem Außenrohr 1 verankert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gekrümmtes Rohrleitungsstück einer isolierten Rohrleitung für ein mit hoher Geschwindigkeit strömendes Medium von hoher Temperatur und hohem Druck, aus einem Außenrohr, aus einem in diesem koaxial angeordneten Innenrohr zum Führen des Mediums, aus einer Isolationsschicht zwischen den beiden Rohren und aus einer zwischen den beiden Rohren angeordneten Vorrichtung zum konzentrischen Halten des Innenrohres innerhalb des Außenrohres, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem Zugband (6) gebildet ist, das am Außenrohr verankert ist, das Innenrohr (5) symmetrisch zu seiner Krümmungsebene mindestens teilweise umschließt und beiderseits am Innenrohr

(5) geführt ist, und daß für das Zugband (6) und das Innenrohr (2) jeweils in der Krümmungsebene des Innenrohres (2) liegende Führungen (11 bzw 12) am Außenrohr (1) befestigt sind, welche dem Zugband

(6) und dem Innenrohr (2) sich nur entlang dieser Krümmungsebene radial nach außen oder nach innen zu bewegen gestatten.

2. Gekrümmtes Rohrleitungsstück nach Anspruch 1, dessen Innenrohr mittels eines radialen Spaltes in zwei axiale Teile unterteilt ist und einen diesen Spalt überdeckenden gleitenden Manschettenring aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband (6) den Manschettenring (16) umschließt.

3. Gekrümmtes Rohrleitungsstück nach Anspruch I, dessen Innenrohr mit einem den Strom des Mediums führenden Schaufelgitter versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das am Außenrohr (!) verankerte Zugband (6) an dem das Schaufelgitter (10) tragenden Abschnitt (9) des Innenrohres (5) angreift.