DE2807773A1

DE2807773A1 - Mehrschaliger rohrbogen

Info

Publication number: DE2807773A1
Application number: DE19782807773
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Jansing
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2807773C2; BE874395A

Description

Mehrschaliger Rohrbogen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bogenverbindung zweier vorzugsweise im Winkel zueinander angeordneter Rohrleitungen. Beim Bau von Anlagen, deren einzelne Teile durch Rohrleitungen miteinander verbunden werden, ist man allgemein aus strömungstechnischen und Kostengründen bestrebt, mit möglichst kurzen Rohrleitungen auszukommen und zu diesem Zweck so kompakt zu bauen, wie es mit Rücksicht auf andere wichtige Gesichtspunkte, z. B.
die Zugänglichkeit für Überwachung und Reparaturen möglich ist. Dieser Gesichtspunkt gilt verstärkt in kerntechnischen Anlagen und hier wiederum besonders für den Primärbereich eines Kernreaktors, unter anderem um die aufwendige Strahlenabschirmung so gering an Umfang wie möglich zu halten. Diesen Gesichtspunkten steht die Notwendigkeit entgegen, für den Abbau der Spannungen zu sorgen, die durch die Wärmedehnung der Rohrleitungen selbst und der durch sie verbundenen Anlagenteile hervorgerufen werden. Bei kerntechnischen Anlagen mit ihrer mehrere hundert Grad Celsius betragenden Betriebstemperatur können die Wärmedehnungen ein beträchtliches Maß erreichen, was zu einer "weichen" Verlegung der Rohrleitungen zwingt. Der Ausgleich kann in sicherheitstechnisch weniger empfindlichen Bereichen durch Wellrohrkompensatoren erfolgen, deren Einsatz im Primärkreislauf von Kernreaktoren jedoch auf Bedenken stößt. Es gibt hier nur die Möglichkeit, die Rohrleitungen mit einer Ausdehnungsmöglichkeit in Form von Schleifen zu versehen, die jedoch einen hohen Platzbedarf haben. Zur Erhöhung der Biege fähigkeit solcher Schleifen ist es bekannt (DE-AS 15 25 842), die Rohrleitung im Bereich der Schleife in mehrere zueinander parallele Verbindungsrohre geringeren Durchmessers aufzuteilen, was jedoch insbesondere für Flüssigmetall führende Leitungen verschiedene strömungs- und fertigungstechnische Probleme aufwirft.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Bogenverbindung zweier Rohrleitungen, die eine hohe Elastizität aufweist und so auf geringstem Raum den Ausgleich erheblicher Wärmedehnungen in Rohrleitungen erlaubt.
Die Verbindung soll darüberhinaus auch den anderen an eine Rohrleitung zu stellenden Forderungen genügen, z. B. in bezug auf die Prüfbarkeit, auch nach einem gewissen Betriebs zeitraum. Den Dehnungsausgleich in die bogenförmigen Verbindungen zweier im Winkel zueinander angeordneter Rohrleitungen zu verlegen, bietet sich an, da solche Bögen ohnehin biegsamer sind, als gerade Rohrstücke.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des 1.Anspruches vorgeschlagenen Merkmale. Das Verbinden koaxial zueinander angeordneter Rohrstücke verschiedenen Durchmessers an ihren Enden mittels halbtorusförmiger Verbindungsstücke ist aus der DE-PS 22 59584 bekannt, wo es sich allerdings um eine elastische Durchführung von Rohrleitungen durch die Wand eines Kernreaktorsicherheitsbehälters handelt. Bei der vorgeschlagenen Bogenverbindung sind die einzelnen Rohrbögen gewissermaßen in Serie geschaltet und von außen angreifende Kräfte oder Momente durchlaufen dieselben nacheinander und beanspruchen sie in gleichem Maße. Die Verformung der gesamten Verbindung ergibt sich aus der Summe der Einzelverformungen für jeden Rohrbogen, wie sie der Fachmann mit Hilfe der bekannten Verfahren berechnen kann, die z.B. in H.Hampel: Rohrleitungsstatikll Berlin 1972, S. 128 ff. dargestellt sind.
Die nach dem 4.Anspruch zwischen den Rohrbögen und den halbtorusförmigen Verbindungsstücken einzuschaltenden geraden Rohrstücke haben die Aufgabe, die unterschiedliche elliptische Verformung der Rohrbogenquerschnitte auszugleichen bzw. erst zu ermöglichen, da diese durch eine unmittelbare Befestigung an den Verbindungsstücken behindert wird.
Bei einem dreischaligen Rohrbogen ist z.B. die Verformung der mittleren Schale gegenüber der äußeren und inneren Schale um 9o ° versetzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt diese einen 9o °-Rohrbogen im Axial-Längsschnitt. Es ist selbstverständlich auch möglich, andere Verbindungen, z.B. auch solche mit einem 180 Winkel herzustellen. Eine erste Rohrleitung 1 ist mit einer im rechten Winkel dazu angeordneten zweiten Rohrleitung 2 zu verbinden, wobei die Strömungsrichtung von der ersten in die zweite Rohrleitung angenommen wird.
Die Verbindung besteht im Beispiel aus drei ineinander und koaxial zueinander angeordneten Rohrbögen 3, 4, 5, wobei der innere Rohrbogen 5 an seinem einen Ende mit der ersten Rohrleitung 1 und der äußere Rohrbogen 3 an seinem einen Ende über ein kegeliges Zwischenstück 14 mit der zweiten Rohrleitung 2 verbunden ist. An seinem freien Ende ist an den inneren Rohrbogen 5 ein gerades Rohrstück 11 angesetzt und an das freie Ende des äußeren Rohrbogens 3 ein weiteres gerades Rohrstück 12. Der mittlere Rohrbogen 4 weist an beiden Enden ebenfalls gerade Rohrstücke 1o bzw. 13 von gleicher Länge wie die vorigen auf. Die geraden Rohrstücke 12 und 13 bzw. 10 und 11 sind durch halbtorusförmige (im Querschnitt U-förmige) Verbindungsstücke 6 bzw. 7 miteinander verbunden.
Der Begriff Torus soll in diesem Zusammenhang auch solche ringförmigen Körper umfassen, deren Querschnitt von der reinen Kreisform abweicht, z.B.elliptisch ist. Der Abstand der Rohrbögen untereinander ist so bemessen, daß sie bzw.
die an sie anschließenden geraden Rohrstücke bei den zu erwartenden Verbiegungen nicht aneinander zum Anliegen kommen. Bei einer druckführenden Rohrleitung werden der äußere Rohrbogen 3 und der innere Rohrbogen 5 von innen, der mittlere Rohrbogen 4 jedoch von außen belastet, was bei der Bemessung der Wandstärke desselben zu berücksichtigen ist. Der Abstand zwischen innerem Rohrbogen 5 und mittlerem Rohrbogen 4 und den an sie anschließenden geraden Rohrstücken kann so bemessen sein, daß in den dazwischenliegenden Spalt Inspektionsgeräte, z.B. zum überprüfen der die einzelnen Rohrstücke miteinander verbindenden Schweißnähte eingeführt werden können. Bei Bedarf kann an geeigneten Stellen (hier im Verbindungsstück 6) eine hier nicht dargestellte Ablaßöffnung vorgesehen werden, um die den Zwischenraum zwischen einzelnen Rohrbögen ausfüllende Flüssigkeit abzuziehen. Bei anderer, z.B. auf den Kopf gestellter Anordnung, kann eine Ablaßöffnung zum Entgasen der Rohrverbindung dienen.
Es ist unmittelbar zu ersehen, daß der Mehrbedarf an Platz für die vorgeschlagene Bogenverbindung gegenüber einem einfachen Rohrbogen nur sehr gering ist. Bei einer Rohrleitung der Nennweite (NW) 550 mit einer Wanddicke von 1o mm (die auch für den inneren Rohrbogen 5 gilt) und einem Abstand der einzelnen Rohrbögen untereinander von 20 mm ergibt sich ein Zuwachs an Biegeelastizität von rund loo % gegenüber der einfachen Bogenverbindung. Leerseite

Claims

Mehrscbaliger Rohrbogen Schutzansprüche U Bogenverbindung für Rohrleitungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie aus einer Zahl von ineinandergeschachtelten, im Abstand voneinander koaxial angeordneten Rohrbögen (3, 4, 5) besteht, von denen der äußerste (3) an seinem einen Ende mit der zweiten Rohrleitung (2) und der innerste an seinem einen Ende mit der ersten Rohrleitung (1) verbunden ist; wobei der oder die mittleren Rohrbögen (4) mit Hilfe halbtorusförmiger Verbindungsstücke (6, 7) jeweils an ihrem einen Ende mit dem nächstinneren (5) und an ihrem anderen Ende mit dem nächstäußeren Rohrbogen (3) verbunden sind.
2. Verbindung nach Anspruch 1 zwischen zwei Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Rohrbogen ungerade und größer als eins ist.
3. Verbindung nach Anspruch 1 zwischen einer Rohrleitung und einem Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Rohrbögen gerade ist.
4. Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Rohrbögen (3, 4, 5) und den halbtorusförmigen Verbindungsstücken (6, 7) jeweils gerade Rohrstücke (9, 10, 11, 12, 13) angeordnet sind.