DE2807773C2 - Mehrschaliger Rohrbogen - Google Patents

Abstract

Zur Herstellung eines festkörpergeschweißten Verbundkörpers aus Metall und Keramik werden ein Metallteil (1) und ein Keramikteil (2) mit ihren zu verbindenden Oberflächen ggf. unter erhöhtem Druck gegeneinander gehalten und einer unterhalb der Schmelztemperatur liegenden Schweißtemperatur ausgesetzt, bei der sich die beiden Oberflächen unter Ausbildung einer Zwischenschicht (3) miteinander verbinden. Zur Erhöhung der Haftfestigkeit wird ein Metall verwendet, das beim Abkühlen von der Schweißtemperatur eine Phasenumwandlung erfährt, wobei die bei der Schweißtemperatur auftretende Phase ein kleineres Volumen als die bei Raumtemperatur stabile Phase besitzt, so daß während des Abkühlens des Verbundkörpers von der Schweißtemperatur auf Raumtemperatur der thermischen Volumenabnahme des Metalls eine Volumenzunahme beim Phasenübergang überlagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bogenverbindung für Rohrleitungen untereinander oder mit Behältern bestehend, aus einer Anzahl von ineinandergeschachtelten, im Abstand voneinander vorzugsweise koaxial angeordneten Rohrbogen. 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. Dies gilt verstärkt in kerntechnischen Anlagen und hier wiederum besonders für den Primärbereich eines Kernreaktors, unter anderem um die notwendige Strahlenabschirmung so wenig aufwendig wie möglich zu halten. Dem steht die Notwendigkeit entgegen, für den Abbau der Spannungen zu sorgen, die durch Wärmedehnung der Rohrleitungen selbst und den durch sie verbundenen Anlagenteilen 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 Rohrleitung 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. Zwar ist aus der US 38 18 935 die Konstruktion einer Bogenverbindung zwischen einem Behälter und einer eine Wand durchdringenden Rohrleitung bekannt, bei der ein äußerer Rohrbogen konzentrisch um einen inneren Rohrbogen herum angeordnet ist, wobei ersterer kleinere ReIativbewegungen zwischen dem Behälter und der Wand ausgleicht. Da der innere Rohrbogen jedoch an beiden Enden fest mit dem Behälter bzw. der Rohrleitung verbunden ist, wird die Elastizität der Gesamtverbindung gegenüber einer solchen mit nur einem Rohrbogen

ίο nicht erhöht Zum Ausgleich von wärmebedingten Längenänderungen von geraden, zwischen zwei Rohrbeden eingespannten Rohren ist in der US 8 58 100 vorgeschlagen worden, die Rohre nicht direkt mit den Rohrbogen zu verbinden, sondern unter Zwischenschaltung je zweier zusätzlicher Rohrstücke größeren Durchmessers, die untereinander und mit dem eigentlichen Rohr über zwei halbtorusförmige Zwischenstücke verbunden sind, wobei letztere die Stauchung ausgleichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Bogenverbindung, die eine hohe Elastizität aufweist und so auf geringstem Raum z. B. den Ausgleich erheblicher Wärmedehnungen in Rohrleitungen erlaubt Die Verbindung soll darüber hinaus auch den anderen an eine Rohrleitung zu stellenden Forderungen genügen, z. B. in bezug auf die Prüfbarkeit, auch nach einem gewissen Betriebszeitraum.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruchs vorgeschlagenen Merkmale. Die einzelnen Rohrbogen sind gewissermaßen in Serie geschaltet und von außen angreifende Kräfte oder Momente durchlaufen dieselben nacheinander und beanspruchen sie in gleichem Maße.

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 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: »Rohrleitungstechnik«, Berlin 1972. S. 128 ff. dargestellt sind.

Der 2. und 3. Anspruch vermitteln alternativ zueinander die Lehren, denen zu folgen ist, je nachdem, ob die Verbindung zwischen zwei Rohrleitungen oder zwischen einer Rohrleitung und einem Behälter hergestellt werden soll.

Die nach dem 4. Anspruch zwischen den Rohrbogen 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 90° versetzt.

Der Mehrbedarf an Platz für die vorgeschlagene Bogenverbindung gegenüber einem einfachen Rohrbogen ist nur sehr gering. Bei einer Rohrleitung der Nennweite (NW) 550 mit einer Wanddicke von 10 mm (die auch für den inneren Rohrbogen 5 gilt) und einem Abstand der einzelnen Rohrbogen untereinander von 20 mm ergibt sich ein Zuwachs an Biegeelastizität von rund 100% gegenüber der einfachen Bogenverbindung.

Ein Ausfülirungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt diese einen 90°-Rohrbogen im Axial-Längsschnitt. Es ist selbstver-

ständlich 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 de; 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 IZ Der mittlere Rohrbogen 4 weist an beiden Enden ebenfalls gerade Rohrstücke 10 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 Rohrbogen 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bogenverbindung für Rohrleitungen untereinander oder mit Behältern, bestehend aus einer Anzahl von ineinandergeschachtelten, im Abstand voneinander vorzugsweise koaxial angeordneten Rohrbogen (3, 4, 5) dadurch gekennzeichnet, daß der äußerste (3) Rohrbogen an seinem einen Ende mit einer zweiten Rohrleitung (2) bzw. einem Behälter, und der innerste Rohrbogen (5) an seinem einen Ende mit einer ersten Rohrleitung (1) verbunden ist, wobei die Rohrbogen (3,4,5) an ihren nicht mit den Rohrleitungen bzw. dem Behälter verbundenen Enden mit Hilfe halbtorusförmiger Verbindungsstücke (6,7) mit jeweils dem nächstinneren (5) und/oder 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 Rohrbogen gerade ist

4. Verbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrbögen (3,4,5) und den halbtorusförmigen Verbindungsstücken (6, 7) sowie zwischen dem äußersten Rohrbogen (3) und der zweiten Rohrleitung (2) bzw. dem Behälter jeweils gerade Rohrstücke (9,10,11,12,13,19,20,21, 22,23) angeordnet sind.