DE2449430A1

DE2449430A1 - Rohrverbindung zur kompensation von waermebewegungen

Info

Publication number: DE2449430A1
Application number: DE19742449430
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl Ing Haferkamp; Alija Dipl Ing Hodzic; Eike Paetz; Heinrich Stach
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1974-10-17
Filing date: 1974-10-17
Publication date: 1976-04-29
Also published as: DE2449430C2; US4047742A

Description

7 4

HOCHTEMPERATUR-REAKTORBAU GmbH

5000 Köln 1 Zeppelinstraße 15

Rohrverbindung zur Kompensation von Wärmebewegungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrverbindung zur Kompensation von Wärmebewegungen in mit hohem Druck und hoher Temperatur beaufschlagten Rohrleitungen mittels in ringförmigen Nuten geführter Kolbenringe..

Es ist eine Anzahl von Rohrverbindungen bekannt, die gewährleisten sollen, daß auch bei infolge von Temperaturunterschieden auftretenden Längenänderungen an den Rohrleitungsteilen die Abdichtung erhalten bleibt und die Festigkeit der Rohrleitung nicht beeinträchtigt wird.

609818/0066 ... 2/

So zeigt die deutsche Offenlegungsschrift 2 029 699 eine Rohrverbindung, die als Dehnverschraubung ausgebildet ist und zum Ausgleich von Längendifferenzen eine elastische Membran enthält, die zwischen einem mit einem ersten Rohrteil verbundenen Gehäuse und einem mit einem zweiten Rohrteil verbundenen Zwischenstück angeordnet und mit denselben dichtend verbunden ist. Diese Dehnverschraubung kann nur axiale. Längendehnungen ausgleichen» Außerdem stellt eine Membran immer ein störanfälliges Bauelement dar, und die gesamte Rohrverbindung nimmt relativ viel Platz in Anspruch.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 813 260 ist zwar eine Vorrichtung zum Verbinden von Rohren bekannt, die Wärmebewegungen sowohl rechtwinklig als auch parallel zu der zwischen den Rohrteilen befindlichen Dichtungsfläche auszugleichen'vermag. Sie ist jedoch sehr kompliziert und aufwendig gebaut und nicht leicht zu handhaben. Im Abstand von den zu verbindenden Rohrteilen ist ein Kupplungsglied vorgesehen, das mit dem einen Rohrteil durch Halteglieder und mit dem anderen Bauteil über ein Stützglied verbunden ist, welches sich seinerseits über ein weiteres Bauteil an dem zweiten Rohrteil abstützt. Durch dieses Bauteil wird das Stützglied in Druckberührung mit dem ersten Bauteil gehalten. Mit dem Kupplungsglied ist ferner noch ein Spannglied verbunden, das sich an diesem abstützt.

Eine weitere Rohrverbindung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 1 764 249 beschrieben, die ebenfalls axiale und radiale Bewegungen der Rohrleitung zuläßt. Sie besteht aus zwei koaxialen Hülsen, von denen die innere durch eine bajonettartige Kupplung mit dem einen Rohrteil verbunden und die äußere durch eine ähnliche Verbindung an den hülsenartig erweiterten anderen Rohrteil gekuppelt ist. Zwischen den beiden koaxialen Hülsen sind in Ringnuten geführte Kolbenringe angeordnet, die die Hülsen gegeneinander abdichten. Jede Hülse kann relativ zu dem Teil des Rohres

609818/0086

gleiten, mit dem es nicht durch die Bajonettverbindung verbunden ist, und ist gegenüber diesem Teil durch einen Satz von Kolbenringen abgedichtet. Diese Rohrverbindung benötigt relativ viel Platz, so daß vorgeschlagen wird, die Rohrleitung im Bereich der Verbindungsstelle einzuschnüren. Das würde sich jedoch ungünstig auf die Strömungsverhältnisse auswirken. Ein weiterer Mangel dieser Rohrverbindung ist, daß die Rohrleitung nicht völlig abgedichtet wird.

Von diesem Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung ausgegangen, wobei ihr die Aufgabe zugrundeliegt, eine Rohrverbindung zum Ausgleich von axialen und radialen Wärmebewegungen mittels Kolbenringen anzugeben, die bei kleinen Bauabmessungen völlig betriebssicher arbeitet und sich leicht handhaben läßt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kolbenringe in mehrere Segmente unterteilt sind, wobei die Stöße der Segmente verschiedener Kolbenringe gegeneinander versetzt sind, daß mindestens zwei Kolbenringe jeweils nebeneinander in einer ringförmigen Nut eingelegt sind, daß um den äußeren Umfang jeden Kolbenringes eine Anzahl von Schraubenfedern angeordent sind derart, daß jedes Segment unter Einwirkung einer Schraubenfeder radial nach innen gedrückt wird, daß der eine der beiden zu verbindenden Rohrleitungsteile eine hülsenartige Erweiterung aufweist, die als Kolbenringhalter ausgebildet ist, und daß der andere Rohrleitungsteil als Gleitbuchse ausgebildet und in dichtendem Kontakt mit den Kolbenringsegmenten in die hülsenartige Erweiterung einsteckbar ist.

Die Zahl der Kolbenringe in einer Nut sowie auch die Anzahl der in dem Kolbenringhalter vorgesehenen ringförmigen Nuten kann beliebig festgelegt werden; d.h. die erfindungsgemäße Rohrverbindung läßt sich durch Wahl verschiedener Kolbenringzahlen in Rohrleitungen mit unterschiedlichen Drücken verwenden. Da der

6098 1 θ /ΟΟβθ "· ^4/

Zusammenbau der Rohrleitung lediglich durch Zusammenstecken der beiden zu verbindenden Rohrleitungsteile bewirkt wird, ergibt sich eine einfache und leichte Handhabung der Rohrverbindung. Auf Grund ihres geringen Platzbedarfs und ihrer hohen Betriebssicherheit läßt sie sich generell im Anlagenbau, insbesondere in gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren, Schnellen Brütern und Prozeßwärmeanlagen, verwenden.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Rohrverbindung zur Kompensation von axialen und radialen Verschiebungen der inneren Rohrleitung von koaxialen Gasführungen eingesetzt, bei denen zwischen der inneren und der äußeren Rohrleitung hohe Druck- und Temperaturdifferenzen auftreten. Bei derartigen Gasführungen ist die innere Rohrleitung meist mit einer thermisch wirksamen Innenisolierung versehen und weist außen einen Druckmantel und innen einen Gasführungsmantel auf. Der Druckmantel ist auf der einen Seite des Rohrleitungsstoßes hülsenartig erweitert und dient als Kolbenringhalter, während er auf der anderen Seite als Gleitbuchse ausgebildet ist. Mittels der Schraubenfedern werden die Segmente der Kolbenringe dichtend auf die Gleitbuchse gedrückt. Im Bereich der Rohrverbindung sind mehrere Dämpfungselemente vorgesehen, die fest in. die Innenisolierung eingebaut sind. Sie haben die Aufgabe, Schwingungskräfte und die Reaktionskräfte der Rohrleitung aufzunehmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rohrverbindung schematisch dargestellt, und zwar zeigen *

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine innenisolierte Rohrleitung (teilweise dargestellt) und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie .I - I der Fig. 1

609818/0066 ··· ^5/

Die Fig. 1 läßt einen Ausschnitt aus einer Rohrleitung erkennen, die Teil einer koaxialen Gasführung ist, und zwar bildet sie den inneren Leitungsteil dieser Gasführung. Die koaxiale Gasführung kann beispielsweise in dem Spannbetondruckbehälter eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors verlegt sein. Die Rohrleitung weist eine Innenisolierung 1 auf, die auf der äußeren Seite von einem Druckmantel 2 und auf der inneren Seite von einem Gasführungsmantel 3 begrenzt wird. Auf der einen Seite der Rohrverbindungsstelle ist der Druckmantel 2 durch eine Schweißnaht 4 mit einer Gleitbuchse 5 verbunden. Der gegenüberliegende Teil des Druckmantels 2 ist durch eine Schweißnaht 6 mit einer hülsenartigen Erweiterung 7 verbunden, die in ihrem Endbereich als Kolbenringhalter 8 ausgebildet ist. In der Innenisolierung 1 ist ein Dämpfungselement vorgesehen, dessen beide Teile 9, 10 sowohl mit dem Druckmantel 2 als auch mit dem Gasführungsmantel 3 verbunden sind, wobei eine Relativbewegung der beiden Teile in axialer Richtung möglich ist. Dieses Dämpfungselement dient dazu, Schwingungskräfte und die Reaktionskräfte der Leitungen aufzunehmen.

Der Kolbenringhalter 8 weist auf seinem inneren Umfang drei ringförmige Nuten 11 auf, die durch den Einbau von mittels Schrauben 13 befestigter Zwischenringe 12 entstanden sind. In jede der Nuten 11 sind zwei Kolbenringe 14 eingelegt, die jeweils durch einen Stift 15 derart miteinander verbunden sind, daß sie sich um einen gewissen Betrag in radialer Richtung gegeneinander verschieben können. Die Kolbenringe 14 weisen am äußeren Rand ihrer einen Stirnfläche einen ringartigen Ansatz 16 auf, und diese Ansätze wirken mit entsprechend ausgebildeten Ansätzen 17 an der Stirnfläche der Zwischenringe 12 derart zusammen, daß die Kolbenringe 14 nicht aus den ringförmigen Nuten 11 herausfallen können.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, sind die Kolbenringe 14 in eine

... 6/ 60981870066

Anzahl von Segmenten 18 unterteilt. Die einzelnen Segmente 18 sind so in die Nuten 11 eingelegt, daß die Stöße 19 der Segmente verschiedener Kolbenringe gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise ist für eine sichere Abdichtung gesorgt. Die Verbindung der nebeneinander in einer Nut 11 liegenden Segmente 18 mittels der Stifte 15 ist in der Fig. 1 zu erkennen und der Übersichtlichkeit halber hier weggelassen. In dem Kolbenringhalter 8 sind im Bereich jeder ringförmigen Nut 11 über den Umfang verteilt mehrere radiale Sackbohrungen 20 vorgesehen, deren Anzahl der Anzahl der in der je\sreiligen Nut befindlichen Kolbenringsegmente 18 entspricht. Die Sackbohrungen 20 sind so angeordnet, daß sie jeweils hinter einem Segment 18 liegen. In jeder Sackbohrung 20 befindet sich eine Schraubenfeder 21, die unter Vorspannung steht und das ihr zugehörige Segment 18 radial nach innen drückt. Unter Einwirkung sämtlicher Schraubenfedern 21 werden damit alle Kolbenringe 14 gegen die Gleitbuchse 5 gepreßt, wodurch eine völlige Abdichtung des in der Rohrleitung strömenden Mediums nach außen erreicht wird. Da die beiden Rohrleitungsteile bei der Montage nur ineinandergesteckt zu wer.den brauchen, ergibt sich zudem eine einfache Handhabung der Rohrverbindung.

609818/0086 '"' ^?/

Claims

Patentansprüche

Ϊ) Rohrverbindung zur Kompensation von Wärraebewegungen in mit hohem Druck und hoher Temperatur beaufschlagten Rohrleitungen mittels in ringförmigen Nuten geführter Kolbenringe, dadurch gekennzeichnet _t daß die Kolbenringe (14) in mehrere Segmente (18) unterteilt sind, wobei die Stöße (19) der Segmente (13) verschiedener Kolbenringe gegeneinander versetzt sind, daß mindestens zwei Kolbenringe (14) jeweils nebeneinander in einer ringförmigen Nut (11) eingelegt sind,daß um den äußeren Umfang jedes Kolbenringes (14) eine Anzahl von Schraubenfedern (21) angeordnet ist derart, daß jedes Segment (18) unter Einwirkung einer Schraubenfeder (21) radial nach innen gedrückt wird, daß der eine der beiden zu verbindenden Rohrleitungsteile eine hülsenartige Erweiterung (7) aufweist, die als Kolbenringhalter (8) ausgebildet ist, und daß der andere Rohrleitungsteil als Gleitbuchse (5) ausgebildet und in dichtendem Kontakt mit den Kolbenringsegmenten (18) in die hülsenartige Erweiterung (7) einsteckbar ist.

Rohrverbindung nach Anspruch 1 für innenisolierte Rohrleitungen, die außen einen Druckmantel und innen einen Gasführungsmantel besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmantel (2) auf der einen Seite der Rohrleitungsverbindungsstelle als Kolbenringhalter (8) und auf der anderen Seite als Gleitbuchse (5) ausgebildet ist und daß die Rohrleitungen im Bereich der Rohrverbindung Dämpfungselemente (9,10) aufweisen, die fest in die Innenisolierung (1) eingebaut sind.

60981 S/0ÖS6