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Auffangvorrichtung für Rohrleitungen
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Die Erfindung betrifft eine Auffangvorrichtung für Rohrleitungen mit
einem die Rohrleitung flexibel umgebenden unterteilten U-förmigen Halteglied.
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Bei der aus der deutschen Auslegeschrift 2 426 557 bekannten Auffangvorrichtung
ist das Halteglied ein Stahlseil mit Kreisquerschnitt. Uber seinen inneren Aufbau
ist nichts weiter ausgeführt. Man muß daher unterstellen, daß das Seil in üblicher
Weise aus einzelnen einfach oder mehrfach verseilten Fäden besteht. Wegen einer
derartigen Aufteilung rechnet man im Normalfall mit einer gleichmäßigen Belastung
der einzelnen Fäden, so dsß die zulässige Belastung des Seils sich als Summe der
zulässigen Belastungen der einzelnen Fäden ergibt Bei dem als Ausführungsbeispiel
dargestellten kleinen Krümmungsradius des Seils, der nur etwa das 5-fache des Seildurchmessers
beträgt, ist e e letzte Annahme aber schon durchaus zweifelhaft. Außerdem fest die
Befestigung des Seils sehr aufwendig.
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Die Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, ein flexibles Halteglied
zu schaffen, das den auftretenden Kräften besser als das bekannte Seil gewachsen
ist und das dennoch relativ einfach befestigt werden kann. Dabei soll jedoch sichergestellt
sein, daß auch die Nachteile von biegesteifen Rahmenkonstruktionen vermieden werden,
die in der DAS 2 426 557 beschrieben sind.
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Die Auffangvorrichtuiig nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß das eleglied aus mehreren Lagen Stahlband
besteht, dessen Breite
eiñ Vielfaches seiner Dicke beträgt und parallel zur Achse der Rohrleitung liegt,
und daß die Enden der Lagen in zwei gelenkigen Halterungen zusammengefaßt sind,
deren Gelenkachsen ebenfalls parallel zur Achse der Rohrleitungen verlaufen. Mit
solchen Stahlbändern kann man, wie gefunden wurde, die zur Halterung notwendigen
Kräfte aufbringen, ohne daß in den Bändern nennenswerte Biegespannungen entstehen.
Die Bänder werden also in ihren einzelnen Lagen praktisch nur auf Zug beansprucht.
In dieser Richtung sind sie aber nicht nur besonders fest sondern auch dehnbar,
so daß Stoßkräfte durch eine elastische oder sogar plastische Verformung abgebaut
werden können. Die Halterungen der Bänder in Gelenken gestattet dabei eine Anpassung
an Verformungen, die bei dem bekannten Seil vom Seil selbst aufgenommen werden müssen
und deshalb die Befestigung des Seiles komplizieren.
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Als weiterer Vorteil ergibt sich die Tatsache, daß die Bänder von
Haus aus eine große Anlagefläche an den zu haltenden Rohrleitungen ergeben, so daß
die spezifischen Beanspruchungen ohne weiteres klein bleiben.
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Die Lagen weisen vorteilhaft die gleiche Dicke auf, die 2 mm oder
weniger betragen soll. Die untere Grenze wirtschaftlich ausführbarer Auffangvorrichtungen
dürfte bei einer Dicke von 1/10 mm liegen. Es empfiehlt sich, mindestens drei Lagen
gleicher Breite zu verwenden, um eine einfache Befestigung zu haben, die eine volle
Ausnutzung der Bandquerschnitte ermöglicht.
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Die Breite der Bänder kann, je nach den gewünschten Belastbarkeiten,
im Normalfall zwischen 40 und 200 mm liegen, weil man damit bei allen zu erwartenden
Raumverhältnissen die gewünschten Kräfte aufbringen kann.
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Die Enden der Bänder können in den Halterungen mit einer Druckvorspannung
gefaßt sein. Damit ist gemeint, daß die Halterungen die notwendige Haltekraft im
wesentlichen als Reibkraft aufbringen, gegebenenfalls auch durch die Scherkraft
von Schrauben oder Nieten, mit denen die Druckvorspannung
erzeugt
wird. Dagegen sind Schweißverbindungen nicht so gUnstig, weil sie angesichts der
für Flexibilität günstigen geringen Dicke der Bänder nur teuer herzustellen sind
und unter Umständen die Festigkeit der Bänder beeinträchtigen. Die Druckvorspannung
kann zum Beispiel dadurch hervorgerufen werden, daß die Enden mit einem Keil auseinandergedrUckt
sind. Man kann zu dem gleichen Zweck auch mehrere Keile einsetzen, um die Enden
verschiedener Bänder getrennt mit den Keilen zu erfassen.
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Eine andere günstige Möglichkeit zur Festlegung besteht darin, daß
die Enden in den Halterungen aufgespreizt und so in eine verfestigbare Masse eingebettet
sind. Als verfestigbare Masse kommen zum Beispiel gießfähige Kunststoffe in Frage.
Es kann sich aber auch um Lote handeln, die nur zum Einbetten durch Erwärmung erweicht
sind. Dabei kann der für die Erweiterung vorgesehene Raum in der Halterung sich
in Längsrichtung der Bänder keilförmig oder in Stufen verjüngen, damit die Zugbelastung
zu einem Zusammenzwängen des mit Hilfe der Gußmasse erhaltenen Blockes führt. Die
Vergußmasse kann noch durch Zuschlagstoffe, zum Beispiel Stahlteilchen, in ihren
Eigenschaften variiert werden.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden
Zeichnung ein Ausfuhrungabeispiel beschrieben, das in den Fig. 1 und 2 in zwei zueinander
senkrechten Ansichten dargestellt ist. Die Fig. 3 und 4 zeigen in vergrößertem Maßstab
die Festlegung der Enden der Bänder in den Halterungen.
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Mit 1 ist das Rohr einer Frischdampfleitung von einem Siedewasserreaktor
bezeichnet, das vom Reaktordruckbehälter durch einen diesen umgebenden Sicherheitabehälter
zu einer Dampfturbine führt. Die Frischdampfleitung hat zum Beispiel eine Nennweite
von 700 mm, der Dampfdruck beträgt mehr als 150 bar bei einer Temperatur von etwa
3000C. Auf dem Rohr 1 sitzt eine Isolierschicht 2, die mit einer äußeren Hülle 3
abgedeckt ist.
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Zur Halterung des Rohres 1 für den Fall, daß bei einem Bruch Reaktionskräfte
entstehen, die von den nicht weiter dargestellten normalen, d.h. betriebsmäßigen
Halterungen nicht aufgenommen werden, dient die in den Figuren dargestellte, als
Ganzes mit 5 bezeichnete Auffangvorrichtung. Sie befestigt die Rohrleitung 1 an
dem durch die Mauer 6 dargestellten Reaktorgebäude, zum Beispiel einem TrUmmerschutzzylinder,
der den nicht weiter gezeichneten Sicherheitsbehälter gegen die bei einem Bruch
umhergeschleuderten Teile schützt.
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Die Auffangvorrichtung 5 umfaßt ein U-förmiges Halteglied 7, das wiederum
aus drei gleichen Stahlbandstreifen 8 zusammengesetzt ist. Die Bänder 8 haben bei
einer Breite B von 100 mm eine Dicke D von 1 mm. Breite und Dicke und damit ihr
Verhältnis von 100 : 1 sind für alle Bänder gleich. Die Bänder, die aus einem sehr
duktilen, vorzugsweise austenitischen Stahl, zum Beispiel 18/8 Chrom-Nickel-Stahl
bestehen, liegen in engstem Kontakt fest und dicht aneinander, wobei ihre Breite
parallel zur Achse des Rohres 1 liegt. Ihre Enden 10 und 11 sind in zwei Halterungen
12 und 13 gefaßt, die mit Hilfe von Gelenkbolzen 14 und 15 an einer Halteplatte
16 befestigt sind.
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Die Halterungen 12 und 13 umfassen Deckbleche 17, die zusammen mit
den Bändern 8 mit Hilfe von Schrauben 18 so zusammengepreßt sind, daß die gewünschten
Haltekräfte aufgebracht werden können. Man rechnet zum Beispiel mit Haltekräften
von 500 Mp.
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Für diese Haltekräfte müssen auch die Gelenkbolzen 14 und 15 bezüglich
Biegung und Scherfestigkeit ausgelegt sein.
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Die neue Auffangvorrichtung 5 ergibt wegen ihrer Ubersichtlichkeit
eine gute ftbereinstimmung zwischen Berechnung und praktischer Erprobung. Als weiteren
Vorteil bietet sie die Möglichkeit, durch Variation der Zahl der Bänder 8 ohne nochmalige
Erprobung die erreichbare Haltekraft zu variieren. Dabei kann man die einzelnen
Bänder wegen der geringen Biegesteifigkeit bis zur plastischen Verformung beanspruchen
und dadurch
Stoßkräfte abbauen, die sonst nur mit sehr viel größeren
und schwereren Konstruktionen starr abzufangen wären. Andererseits ergibt sich durch
die lamellierte Ausführung des Haltegliedes 7 eine vorteilhafte Reibwirkung, die
den bei der Beanspruchung elastisch gespeicherten Energieinhalt verringert, so daß
Rückprallkräfte keine unzulässigen Beanspruchungen ergeben. Schließlich ist noch
hervorzuheben, daß sich die Auffangvorrichtung 5 selbst für den Fall, daß ein Band
8 mechanisch versagt, noch erheblich günstiger verhält als dies etwa bei einstückigen
Haltevorrichtungen der Fall wäre.
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Bei der Darstellung nach Fig. 3 ist die Aufnahme der Bänder 8 in der
Halterung 12 angedeutet, die mit dem Gelenkbolzen 14 gefaßt ist. Die beiden Deckbleche
17 bilden hier zusammen einen konischen Zwischenraum 20. In diesem sind die Bänder
8 je zur Hälfte durch einen Keil 21 auseinandergespreizt, so daß sie an den Innenseiten
22 der Deckbleche 17 glatt liegen. Der Keil kann unter Umständen unter der Wirkung
einer Feder 23 stehen. Auf jeden Fall soll er eine so große Vorspannung ausüben,
daß die Bänder 8 bei der zu erwartenden Zugbelastung sicher festgehalten werden.
Dabei kann eine Gegenkraft gegen die bei der Zugbeanspruchung entstehende Kraft,
die die Deckbleche 17 aufzuspreizen versucht, durch eine übergeschobene Hülse 24
aufgebracht werden, in der nur ein Schlitz 25 für den Durchtritt der Bänder 8 vorgesehen
ist.
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Bei dem Ausführungsbeisplel nach Fig. 4 sind die Bänder 8 mit ihren
Enden 10 einzeln aufgefächert. Sie werden in der keilförmigen Ausnehmung 20 zwischen
den Deckblechen 17 dadurch festgelegt, daß eine Gußmasse 26, zum Beispiel ein Epoxidharz
mit keramischer Füllung oder ein leichtflüssiges Lot, gegebenenfalls mit Stahlspänen
als Füllmaterial,um die Enden 10 der Bänder 8 gegossen wird. Dadurch entsteht ein
weitgehend homogener Körper, der in dem keilförmigen Hohlraum 20 nicht nur die Zugkräfte
aufnehmen kann, sondern selbst noch gegebenenfalls durch Verformung eine Dämpfungswirkung
ausübt.
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