DE2364332C3 - Wärmeisolierung aus mehreren mit Abstand von einander angeordneten Blechen - Google Patents
Wärmeisolierung aus mehreren mit Abstand von einander angeordneten BlechenInfo
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Description
45
Die Erfindung betrifft eine Wärmeisolierung aus mehreren mit Abstand voneinander angeordneten Blechen,
die das zu isolierende Bauteil umgeben.
Bekannte Wärmeisolierungen der genannten Art (DT-PS 7 06 545) bestehen aus Schichten von planpar- 5<>
allelen Folien mit geringem Emissionsverhältnis. Als Material für die Folien wird Aluminium oder Stahl verwendet
Die Geometrie dieser Isolierungen ist so gehalten, daß bei geringer Wärmeleitung und Konvektion
ein Maximum an Wärmedämmung erreicht wird.
Es sind auch Isolierungen bekannt (DTPS 8 43 892), bei denen abwechselnd gewellte und ebene Folien verwendet
werden. Die gewellten Folien haben dabei lediglich die Funktion eines Abstandhalters. Diese Isolierungen
können daher nur geringe Kräfte und Energien aufnehmen. Sonderformen von Metallisolierungen verwenden
metallische Waben- oder Ringstrukturen zur Übertragung von Druckkräften. Die einzelnen Wärmeschutzfolien
bleiben auch dabei eben.
Die Vorteile der genannten Ganzmetall- Isolierungen, insbesondere bei Verwendung von austenitischem
Stahl als Werkstoff, liegen in ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, in ihrer im Vergleich mit nichtmetallischen
Isolierstoffen völligen Staubfreiheit, in der Unlöslichkeit in Flüssigkeitea z. B. in borhaltigem Wasser,
in der besseren Dekontaminierbarkeit und ihrer Unbrennbarkeit Außerdem liegt ihre Wärmedehnung
in der gleichen Größenordnung wie das zu isolierende Bauteil. Trennfugen können daher so konstruiert werden,
daß sie sich im Betriebszustand schließea Wegen dieser Eigenschaften lassen sich die Ganzmetall-Isolierungen
mit Vorteil im Kernkraftwerksbau verwenden.
In Kernkraftwerken müssen bestimmte Störfälle, z. B. der Bruch einer Hauptkühlmittelleitung, bei der
Auslegung berücksichtigt werden. Es ist bekannt, für wärmeisolierte Leitungen in Kernkraftwerken Ausschlagsicherungen
vorzusehen, die bei Rohrbruch den Rückstoß des an der Bruchstelle austretenden Mediums
auffangen sollen. Diese Ausschlagsicherungen müssen in bestimmten Abständen vom isolierten Rohr angeordnet
werden, um Wärmedehnungen zu ermöglichen. Die Ausschlagsicherungen müssen daher nicht
nur den Rückstoß des austretenden Mediums, sondern noch zusätzlich die Stoßbelastung durch das beschleunigte
Rohr einschließlich Kühlmittel auffangen. Dabei kann diese Stoßbelastung die Größenordnung des
Rückstoßes erreichen, so daß die Ausschlagsicherung und deren Verankerung auf die doppelte Last ausgelegt
werden müßte. Eine nennenswerte Dämpfung tritt bei der Verwendung der bekannten, oben beschriebenen
Isolierungen nicht auf, da die aufgenommenen Kräfte nur die Größenordnung von 10 —4 bis 10- 2 der auftretenden
Lasten haben. Die Auslegung der Ausschlagsicherung und deren Verankerung auf die doppelte Las«
bedeutet aber eine Erhöhung des Bauaufwandes.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeisolierung der eingangs genannten Art so
auszubilden, daß die bei einem Bruch des Bauteiles auf die Isolierung von innen wirkenden Kräfte von dieser
zumindest teilweise aufgenommen werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bleche durch Profilierung bei einer Profilhöhe
von 5 bis 25facher Blechdicke s ein Einheitsflächenträgheitsmoment bis zu »100-s3« aufweisen, so daß
eine Verformung der Bleche bei einem Drurk zwischen 10 und 150 kp/cm2 auftreten kann.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Wärmeisolierung ist in der Lage, sich bei Belastung zu verformen, wobei
die auftretenden Kräfte durch die für die Verformung aufzuwendenden Energien aufgezehrt werden. Dadurch
wirken die im Störfall freiwerdenden Kräfte nicht oder nicht mehr voll auf die Ausschlagsicherung
und deren Halterungen. Gegenüber einer Wärmeisolierung aus ebenen Blechen, deren Einheitsflächenträgheitsmoment
s3:12 beträgt, liegt bei der erfindungsgemäßen
Wärmeisolierung aus profilierten Blechen die Verformungsarbeit um 3 bis 4 Zehnerpotenzen höher.
Nach diesem Grundprinzip sind mehrere Ausführungsformen möglich. So sind nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung die profilierten Bleche auf elastische Verformung ausgelegt, wobei vorzugsweise die
Profilierungseinrichtungen der in zwei benachbarten Ebenen angeordneten Bleche sich kreuzen. Die auf diese
Weise erzielbare hohe Steifigkeit macht eine Biegebelastung der einzelnen Bleche möglich, wodurch etwas
größere Federwege und eine bessere Wärmedämmung erreicht werden. Bei dieser statischen Belastung
unterhalb der Fließgrenze des Blechmaterials werden * die Kräfte im wesentlichen durch Druck übertragen. Im
Hinblick auf einen möglichst hohen Wärmewiderstand sollten die Berührungspunkte zwischen den einzelnen
Blechschichten möglichst weit voneinander entfernt sein. Im Störfall, also bei Bruch der Leitung, wirkt diese
Wärmeisolierung in der Weise, daß unter geringer Verformung
der Bleche eine weitere Beschleunigung des gebrochenen Rohres durch den Rückstoß verhindert
wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die profilierten Bleche auf Verformung im plastischen
Bereich ausgelegt wobei d.e Profilierung so bemessen
ist, daß die Verformungswege den 0.6 bis 0.9fachen Wert der Isolierdicke erreichen. Bei dieser Anordnung
soll bei Stoßbelastung möglichst viel Energie durch Verformungsarbeit der einzelnen Bleche im plastischen
Bereich geleistet werden. Die Dimensionierung erfolgt so. daß die Profilstege mit Sicherheit ausknicken.
Einen horien Wärmewiderstand erzielt man in
diesem Fall di.durch, daß die profilierten Bleche durch
Abstandhalter voneinander getrennt sind.
Zur Vereinfachung des Bauaufwandes wird weiterhin vorgeschlagen, daß die aus profitierten Blechen bestehende
Isolierung das zu isolierende Bauteil nur abschnittsweise umgibt und daß die dazwischen liegenden
Bereiche durch eine aus ebenen Blechen bestehende Isolierung geschlossen sind.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Wärmeisolierung gemäß der Erfindung.
F i g. 2 und 3 die Anordnung der Bleche innerhalb der Wärmeisolierung und
F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Das Rohr 1 ist innerhalb des Sicherheitsbehälters eines Kernkraftwerkes vorgesehen und dient zur Führung
des Kühlwassers für den Reaktor. In einem Abstand ist das Rohr 1 von einer Isolierung 2 aus Metall
umgeben. Der zwischen dem Rohr 1 und der Isolierung 2 freibleibende Raum 3 ermöglicht eine freie Wärmedehnung
des Rohres 1. Auf der dem Rohr I abgewandten Seite stützt sich die Isolierung 2 auf einer Ausschlagsicherung
in Form eines Gerüstes 4 ab.
Die Isolierung 2 besteht aus in mehreren Ebenen hintereinander
angeordneten profilierten Blechen 5. Im vorliegenden Fall sind trapezförmig gewellte Bleche
vorgesehen. Die Richtung der Profile der Bleche 5 in zwei benachbarten Ebenen kreuzen sich (Fig.2). Die
seitlichen Stege der Einzelbleche dienen auch als Abstandhalter, um die Zahl der Berührungspunkte zu vtr
ringern, damit möglichst wenige Wärmebrücken entstehen. Die Trapeze können auch auf ebene Bleche 6
aufgelegt oder aufgeschweißt werden. In diesem Fall
ίο können die Profile auch in der gleichen Richtung liegen
(F ig. 3).
Es ist nicht in jedem Fall erforderlich, daß die die
Energie absorbierende Wärmeisolierung aus den profilierten Blechen das zu isolierende Bauteil auf dessen
gesamten Umfang umschließt. Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Isolierung 2 auf vier
Eckpunkte beschränkt. Die hier angeordnete Isolierung 2 <st nach den oben beschriebenen Gesichtspunkten
ausgebildet. Diese Isolierungen 2 sind durch eine aus ebenen Blechen bestehende Isolierung 7 aus Metall be
kannter Bauart derart verbunden, daß das Rohr 1 vollständig wärmeisoliert ist Auftretende Kräfte werden in
diesem Fall nur von der in den Eckpunkten angeordneten Isolierung 2 aufgenommen.
Die in F i g. 2 und 3 dargestellten profilierten Bleche 5 weisen »bei einer Profilhöhe von 9 mm und einer
Blechdicke von 0,8 bzw. 0,4 mm ein Einheitsflächenträghfitsmomeni von 0,0016 bzw. 0.0008 cnWcm auf.
Das Einheitsflächenträgheitsmoment sollte bei den in Frage kommenden Blechdicken zwischen 0,0001 und
0.01 cmVcm liegen. Diese Bleche wurden in einem Druckversuch plastisch verformt. Während der Belastung
knickten die einzelnen Bleche hintereinander in den Profilstegen aus.
Bei Isolierdicken von 30 bis 70 mm wurden die untersuchten Isolierungen um 18 bis 50 mm zusammengedrückt
Dabei wurden Energiebeträge von 18 bis 102 kg-cm/cm3 aufgenommen. Die erfindungsgemäß
ausgebildete Wärmeisolierung wird daher in der Lage sein, die im Störfall freiwerdende Energie aufzunehmen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Wärmeisolierung aus mehreren mit Abstand
voneinander angeordneten Blechen, die das zu isoiierende
Bauteil umgeben, dadurch gekennzeichnet»
daß die Bleche (5) durch Profilierung bei einer Profilhöhe «on 5 bis 25facher Blechdicke s
ein Einhehsflächenträgheitsmoment bis zu »100 · s1« aufweisen, so daß eine Verformung der
Bleche bei einem Druck zwischen 10 und 130 kp/cm2 auftreten kann.
2. Wärmeisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungsrichtungen der
in zwei benachbarten Ebenen angeordneten Bleche (5) sich kreuzen.
3. Wärmeisolierung nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß im unbelasteten Zustand die in mehreren Ebenen angeordneten profilierten
Bleche (5) sich nur an wenigen Stellen berühren.
4. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierten
Bleche (5) auf elastische Verformung ausgelegt sind.
5. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche I
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierten Bleche (5) auf Verformung im plastischen Bereich
ausgelegt sind.
6. Wärmeisolierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Profilierung so bemessen ist, daß die Verformungswege den 0,6 bis 0,9fachen
Wert der Isolierdicke erreichen.
7. Wärmeisolierung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die profilierten Bleche (5) durch Abstandhalter voneinander getrennt sind.
8. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus profilierten
Blechen (5) bestehende Isolierung (2) das zu isolierende Bauteil nur abschnittsweise umgibt und daß
die dazwischen liegenden Bereiche durch eine aus ebenen Blechen bestehende Isolierung (7) geschlossen
sind.
Priority Applications (3)
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DE2364332B2 DE2364332B2 (de) | 1976-01-08 |
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