DE2757076C2

DE2757076C2 - Auffangvorrichtung für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE2757076C2
Application number: DE2757076A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 6057 Dietzenbach Jedlicka
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1982-10-21
Also published as: SE7811745L; SE437873B; US4237938A; JPS54100519A; ES476237A1; CH633359A5; DE2757076A1; JPS6035597B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Auffangvorrichtung für Rohrleitungen mit einem das Rohr der Leitung umgebenden Halteglied, insbesondere in Form einer mehrlagigen Schlaufe, das für eine plastische Verformung unter der Einwirkung der Haltekraft bemessen ist.

Die plastische Verformung soll die Energie der bei einem Bruch ausschlagenden Leitung aufnehmen, wie zum Beispiel in den deutschen Offenlegungsschriften 51 219 und 25 56 069 angegeben ist. Die Schlaufe kann zu diesem Zweck mehrlagig ausgebildet sein, und zwar können mehrere Lagen auch nebeneinander, d. h. in Richtung der Längsachse der Rohrleitung verteilt, angeordnet sein, wie zum Beispiel die französische Patentschrift 22 41 036 zeigt.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, die Auslegung solcher Rohrausschlagsicherungen zu vereinfachen. Es soll erreicht werden, daß die Kraftaufnahme durch die plastische Verformung des Haltegliedes optimiert wird. Zugleich soll der Ausschlag der Rohrleitung definiert begrenzt sein. Dazu muß bemerkt werden, daß diese Forderungen sich widersprechen, weil die maximale Energievernichtung durch plastische Verformung die größte mögliche Ausdehnung vor dem Reißen der Auffangvorrichtung voraussetzt, was natürlich im Gegensatz zur Begrenzung des Ausschlages steht.

Die Erfindung löst das vorgenannte Problem dadurch, b5 daß ein weiteres Halteglied in bezug auf die Haltekraft parallel angeordnet ist, das langer als das erste und so bemessen ist, daß es sich bei der Haltekraft elastisch verformt.

Hier ergibt sich eine Trennung der Aufgaben der Auffangvorrichtung. Das plastisch verformbare Halteglied braucht nur noch für die Energievernichtung ausgelegt zu werden, und das andere, demgegenüber praktisch »starre« Halteglied bestimmt den Ausschlag. Ein Reißen der Auffangvorrichtung ist damit ausgeschlossen, ohne daß die Auffangvorrichtung unerwünscht steif wird und unzulässig große Kräfte in die die Rohrleitung tragenden Bauten einleitet.

Als plastisch verformbarer Werkstoff kommt bei der Erfindung vor allem austenitischer Stahl in Frage. Diesem gegenüber wird für das elastisch verformbare Halteglied ein Material mit einer wesentlich höheren, vorzugsweise mehrfach größeren Belastbarkeit gewählt. Zu diesem zählt in erster Linie hochfester Stahl mit einer Festigkeitsgrenze a P von mehr als 100 kg/ mm².

Der Längenunterschied zwischen dem elastisch verformbaren und dem plastisch verformbaren Halteglied wird in Weiterbildung der Erfindung dadurch optimiert, daß er ebenso groß wie die Dehnung des plastisch verformbaren Haltegliedes bis zur Gleichmaßdehnungigrenze ist. Mit Gleichmaßdehnungsgrenze ist die Beanspruchung bei der plastischen Verformung eines Werkstoffes gemeint, bei der die Kurve der Zugspannung über den Verformungsweg ein Maximum erreicht hat, wo also bei weiterer Verformung die Zugspannung abzunehmen beginnt.

Bei der praktischen Verwirklichung der Erfindung kann man so vorgehen, daß das elastisch verformbare Halteglied ebenfalls als Schlaufe ausgebildet ist. Damit ist gemeint, daß beide Halteglieder das Rohr der Rohrleitung über mindestens die Hälfte seines Umfanges umgeben. Im Rahmen dieser Schlaufe können die Halteglieder auch als mehrlagiges Band ausgebildet sein, das um Haltebolzen gelegt ist, wie die deutsche Offenlegungsschrift 25 51 219 zeigt. Ferner können beide Halteglieder mit der gleichen Haltestruktur befestigt sein, zum Beispiel mit einer Metallplatte, die an geeigneten Baulichkeiten anbringbar ist.

Es kann günstig sein, beide Hal'.cglieder an einzelnen über ihre Länge verteilten Stellen miteinander zu verbinden, weil dies dazu führt, daß bei der Bewegung der plastisch verformbaren Schlaufe die elastisch verformbare Schlaufe in die Halteposition geführt wird, so daß ein Ruck vermieden werden kann, der sonst bei der Belastung des elastischen Haltegliedes auftreten müßte. Insgesamt kann man jedenfalls die Belastung der Baulichkeiten durch die daran verankerte Rohrausschlagsicherung um mindestens den Faktor 2 verringern.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren ein Ausführungsbeispiel einer Rohrausschlagsicherung beschrieben, die in F i g. 1 in einem maßstäblichen Schnitt rechtwinklig zur Längsachse der Rohrleitung gezeigt ist, während Fi g. 2 eine Einzelheit der Verbindung der beiden Halteglieder in größerem Maßstab darstellt. Die Fig.3 und 4 sind schematisch vereinfachte Zeichnungen, die den Unterschied in der Lage der Halteglieder im Normalbetrieb und beim Auffangen der Rohrleitung zeigen.

Die Auffangvorrichtung 1 gehört zu einer Frischdampfleitung 2 in einem Siedewasser-Kernkraftwerk für z.B. 1000 MWe. Die Rohrleitung umfaßt ein Stahlrohr 3 mit einer Nennweite von 700, das mit einer Wärmeisolierung 4 umgeben ist. Die beim Brechen der Rohrleitung aus Strahlkräften herrührende Haltekraft

zum Abfangen des Rohres 2 beträgt etwa 3501.

Zum Auffangen der genannten Kräfte ist die Rohrleitung 2 an einer Betonwand 6 verankert An dieser ist eine aus Stahl bestehende Halteplatte 7 mit den durch ihre Mittellinien angedeuteten Schrauben 8 befestigt Die Halteplatte 7 trägt zwei Haltebolzen 9 und 10, die in Augen der HaltepIaMt eingesetzt sind. Dort sind zwei Halteglieder 12 und 13 befestigt

Das Halteglied 12 ist das plastisch verformbare Halteglied. Es umfaßt ein Rundmaterial 14 aus austenilischem Stahl, dessen Durchmesser zum Beispiel 100 mm beträgt Das Rundmaterial ist mit seinen Enden in ösen 15 und 16 gefaßt die gelenkig auf den Zapfen 9 und 10 sitzen. Dadurch ergibt sich eine das Rohr 3 umfaßende Schlaufe, deren Länge in betriebsmäßigem Zustand 3200 mm beträgt Zwischen dem Halteglied 12 und der Rohrleitung 2 ist ein Abstand 18 vorhanden. Mithin kann sich die Rohrleitung im Normalbetrieb frei drehen.

Das Halteglied 13 ist als elastisch verformbares Halteglied aus einer oder mehreren Lagtn hochfestem Bandstahl (σP= 130kp/mm²) endlos gewickelt. Seine Länge ist wie die Figur erkennen läßt, wesentlich größer ais die des Haltegliedes 12. Der Längenunterschied beträgt beim Ausführungsbeispiel 1600 mm.

Die Halteglieder 12 und 13 sind an drei über die Länge der Schlaufen gleichmäßig verteilten Stellen mit Verbindungsstücken 20 miteinander verschraubt. Die Verbindungsstelle ist in Fig.2 in einem Schnitt vergrößert dargestellt. Man erkennt das Rundmaterial 14, das in der Ausnehmung 21 eines Metallkörpers 22 sitzt. Die Ausnehmung ist mit einer Deckplatte 23 verschlossen, die mit Schrauben 24 angepreßt wird. Auf der der Ausnehmung 21 abgekehrten Seite ist ein Ausschnitt 26 vorgesehen, der durch Wände 27 begrenzt wird. Dadurch ist eine Führung· für die Bänder des Haltegliedes 13 geschaffen.

Mit den Verbindungsstücken 20 wird erreicht, daß die im Fall eines Bruchs von der Halteplatte 7 wegstrebende Rohrleitung 2, die das in F-:g. 3 mit ausgezogener Linie gezeichnete Halteglied 12 verformt, zugleich die Schlaufe des gestrichelt gezeichneten Haltegliedes 13 spannt. Deshalb ist eine stoßweise Beanspruchung der Zapfen 9 und 10 vermieden, wenn die maximale Dehnung des Haltegliedes 12 erreicht ist und das Halteglied 13 wirksam wird.

In der in Fig.4 dargestellten Endlage liegt die gesamte Beanspruchung auf dem in ausgezogenen Linien gezeichneten Halteglied 13. Das Halteglied 12 ist entlastet Es wurde bis dahin bis zur Gleichmaßdehnungsgrenze plastisch verformt, so daß der größte Teil der Energie der Rohrleitung 2 durch plastische Verformung aufgefangen wurde. Dennoch ergibt sich eine genaue definierte Grenzlage. Die maximale Auslenkung A der Rohrleitung gegenüber der Halteplatte 7 ist also eindeutig bestimmt, denn bei Strahlkräften, die eine andere Bewegung, d. h. nicht rechtwinklig zur Wand 6 verursachen, ergibt sich eine noch kürzere Auslenkung von der Wand 6 weg.

Die Begrenzung der Auslenkung A ist nicht daran gebunden, daß wie beim Ausführungsbeispiel zwei Halteschlaufen 12, 13 vorhanden sind, die mit gleichen Befestigungsmitteln 9, 10 gehalten sind. Vielmehr ist

'" lediglich erforderlich, daß das »steife« Halteglied 13 entgegen der den Ausschlag bewirkenden Kraft parallel, d. h. mit der gleichen Wirkungsrichtung wie das »weiche« Halteglied wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Auffangvorrichtung für Rohrleitungen mit einem das Rohr der Leitung umgebenden Halteglied, insbesondere in Form einer mehrlagigen Schlaufe, ^r, das für eine plastische Verformung unter der Einwirkung der Haltekraft bemessen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Halteglied (13) in bezug auf die Haltekraft parallel angeordnet ist, das langer als das erste (12) und so bemessen ist, iu daß es sich bei der Haltekraft elastisch verformt.

2. Auffangvorrichtung nach Anspruch 1 mit einem plastisch verformbaren Halteglied aus austenitischem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Halteglied (13) aus hochfestem Stahl (a P > 100 kg/mm²) besteht

3. Auffangvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Längenunterschied zwischen dem elastisch verformbaren Halteglied (12) und dem plastisch verformbaren Halteglied (13) so groß wie die Dehnung des plastisch verformbaren Haltegliedes (12) bis zur Gleichmaßdehnungsgrenze ist.

4. Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verform- r> bare Halteglied (13) ebenfalls als Schlaufe ausgebildet ist.

5. Auffangvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Halteglieder (12, 13) mit der gleichen Haltestruktur w (7) befestigt sind.

6. Auffangvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Halteglieder (12, 13) an einseinen über ihre Länge verteilten Stellen (20) miteinander verbunden sind. r>