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Anrnelda: Deutsche Babcock Aktiengesellschaft, 4200 Oberhausen
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Titel: Vorrichtung zum Abstützen einer Rohrleitung Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Abstützen einer Rohrleitung auf einer sie umgebenden Tragkonstruktion
mit Hilfe von Abstützelementen, die zwischen der Rohrleitung und der Tragkonstruktion
vorgesehen sind.
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Im Kraftwerksbau, insbesondere im Kernkraftwerksbau, werden sogenannte
Rohrleitungssicherungen eingesetzt, die die Aufgabe haben, benachbarte Rohrleitungen,
Behälter, Armaturen usw. vor der Zerstörung durch eine gerissene, schlagende Rohrleitung
zu schützen. Als Rohrleitungssicherungen sind Knautschrohr- Rohrlei tungssicherungen,
Schlaufen-Rohrlei tungssicherungen und Stoßbremsen bekannt.
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Bei der Knautschrohr-Rohrleitungssicherung sind um die Rohrleitung
gleichmäßig über deren gesamten Umfang verteilt Knautschrohre angeordnet, die in
einer Stahltragkonstruktion befestigt sind. Die Rohrleitung hat keinen Kontakt mit
diesen Knautschrohren, damit sie bei Erwärmung durch ein eingeleitetes heißes Medium
freie Wärmebewegung hat. Bei einem Rund- oder Querriß der Rohrleitung im Störungsfall
legt diese einen Flugweg bis zum Auftreffen auf die Knautschrohre zurück Die Massen
der Rohrleitung einschließlich eventuell vorhandener Armaturen bis zum Riß werden
bis zum Auftreffen beschleunigt. Ein Teil der Energie wird durch das Verformen der
Knautschrohre kompensiert. Die verbleibenden Schlagkräfte sind jedoch weit größer,
als wenn die Rohrleitung zu Beginn des Beschleuniguw vorganges festgehalten würde.
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Das gleiche gilt für die Schlaufen-Rohrleitungssicherung. Hierbei
umschlingt ein Stahlblech schlaufenförmig in einem gewissen Abstand die Rohrleitung
und ist mit den beider Enden an einer Ankerplatte befestigt. Ein Teil der Schlagenergie
wird durch die Längung der Schlaufenschenkel kompensiert.
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Eine Möglichkeit zur Abbremsung der Rohrleitung zu Stoßbeginn bieten
die Stoe bremsen, die über eine Masse - Trägheit - Funktion ab einer bestimmten
Beschleunigung blockieren. Eine bekannte Stoßbremse (DE-AS 22 52 559) besteht aus
einem Gehäuseteil, das mit der Rohrleitung verbunden ist.
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In das Gehäuse ragt eine mit einem stationären Träger verbundene Gewindespindel
hinein, Auf der Gewindesoindel sitzt mit geringer Reibung eine Mutter, die in dem
Gehäuse gehalten ist. Liter normalen Betriebsbedingungen wird bei einer temperaturbed#ngten
Bewegung der Rohrleitung die geradlinige Bewegung der Gewinde spindel in eine Drehbewegung
der Mutter übergeführt. Damit ändert sich die# zange der Stoßbremse entspre~hend
der Wärmedehnung der Rohrleitung. Wirkt auf die Rohrleitung eine Stonkraft ein,
so bewirkt die daraus resultierende axiale Bewegung der oewindespindel gegenüber
dem Gehäuse eine entsprechende axiale Bewegung der Mutter, wodurch sich eine der
Fiansche jeweils gegen einen festen Anschlag innerhalb des Gehäuses legt. In diesem
Falle wirkt die Stoßbremse wie eine starre Stütze. Da sich die Strahlkräfte der
Rohrleitungen bei einem Rohrriß erfahrungsgemäß in Großenordnungen von mehr als
1 000 kN bewegen, sind zur Aufnahme der anstehenden Kräfte solche Stoßbremsen erforderlich,
die sehr groß ausbauen und deshalb platzmäßig nur in wenigen Fällen zu montieren
sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abstützen
einer Rohrleitung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß die
Wärmeausdehnung und die Wärmebewegung der Rohrleitung nicht eingeengt wird, da3
sei einem Rohr3 kein Flugweg vorhanden ist und daß der Platzbedarf gering ist.
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D#e Aufgabe wird erfindungsgemä# dadurch gelöst, daß das Abstützelement
einen axial zur Rohrleitung verschiebbaren Keil enthält, auf dem über ein Federelement
ein StMel abgestützt ist und daß der Stößel mit der Rohrleitung über einen doppelgelenkigen
Hebel verbunden ist. Bei dieser Vorrichtung wird über den doppelgelenkigen Hebel
und den Stößel eine temperaturbedingte Bewegung der Rohrleitung auf den Keil ü.bertra#en.
Durch die axial zur Rohrleitung bewirkte Bewegung des Keiles wird der Abstand zwischen
der Rohrleitung und der Tragkonstruktion der Wärmedehnung der Rohrleitung angepaßt,
so daß keine temperaturbedingten Zwänge entstehen. Da der Keil als bewegliches Teil
des Abstützelementes axial und nicht radial zur Rohrleitung verschoben wird, baut
die gesamte Vorrichtung sehr klein und ist somit raumsparend.
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Das Federelement, über das sich der Stößel abstützt, muß eine bestimme
Härte aufweisen, so daß sie im Normalbetrieb bei einer Bewegung des Stößels nicht
zusammengedrückt wird. Unter normalen Betriebs#edingungen muß die Bewegung des Keiles
eine ganz bestimmte Trägheit aufweisen Die Trägheit der Verschiebuncsfähigkeit des
Keiles und die Härte des Federelementes sind aufeinander abgestimmt.
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Auf diese Weise wirkt bei einer stoßartigen Bewegung der Rohrleitung
die Trägheit der Masse des Keiles dem von dem Hebel übertragenen Stoß entgegen.
Das Federelement kompensiert die stoßartige Bewegung. Dadurch bleibt der Keil innerhalb
des Abstützelementes eingeklemmt und die Stoßkraft kann über den Keil in die Tragkonstruktion
eingeleitet werden.
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Mehrere Ausführungsbeispeile der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch
eine Rohrleitung mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 den Schnitt Il-lt
nach Fig. 1 Fig. 3 den Querschnitt durch eine Rohrleitung mit einer Vorrichtung
gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 den Schnitt II-II nach
Fig. 1 jedoch mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und Fig. 5 die vergrößerte
Darstellung des Stößels und des Keiles einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Die Rohrleitung 1 dient zum Transport eines heißen, unter Druck stehenden
Mediums. Auf der Außenoberfläche der Rohrleitung 1 liegt eine Wärmeisolierung 2
auf. Die Rohrleitung 1 ist in einem Abstand von der Rohroberfläche von einer kastenförmig
ausgebildeten Tragkonstruktion 3 umgeben. Derartige Tragkonstruktionen 3 sind über
die Länge der Rohrleitung 1 verteilt angeordnet.
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Die Rohrieitung 1 ist über die nachfolgend beschriebenen Abstützelemente
auf der Tragwonstrskt on 3 abgestützt. Auf der Rohrleitung 1 ist mittels Schrauben
eine Rohrschelie4 f#stgeklemmt. Auf der Rohrschelle 4 und auf der Innenseite der
kastenförmigen Tragkonstruktion 3 sind mehrere übereinander liegende Stoßnocken
5 befestigt. Die auf die Rohrleitung 1 wirkenden Kräfte werden über diese Stoßnocken
5 in die Tragkonstruktion 3 eingeleitet.
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Die Oberfläche zweier gegenüberliegender Stoßnocken 5 eines Abstützelementes
laufen konisch aufeinander zu. Zwischen diesen konischen Stoßnocken 5 ist ein Keil
6 eingesetzt, der axial zur Rohrleitung 1 verschiebbar ist. Auf dem Keil 6 ist ein
Querträger 7 befestigt, dessen Enden den Keil 6 seitlich überragen. An die überstehenden
Enden des Trägers 7 greift je ein Stößel 8 an. Der Stößel 8 ist mit einer Verstel'mutter
9 versehen, durch die Fertigungsungenauigkeiten ausgeglichen werden können. An das
untere Ende des Stößels 8 greift ein doppelgelenkiger Hebel 10 an. Das andere Ende
des doppelgelenkigen Hebels 10 ist in einer Halterung 11 gehalten, die an der Rohrschelle
4 befestigt ist.
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Wie im einzelnen aus der Figur 5 zu erkennen ist, greift das obere
Ende des Stößels 8 in eine mit einer Deckplatte 12 versehene Hülse 13 ein, die zusammen
an dem Querträger 7 befestigt sind. In die Hülse 13 ist ein Federelement im vorliegenden
Falle eine Schraubenfeder 14 eingesetzt, die an einer Ringschulter 15 des Stößels
8 und an der Deckplatte 12 abgestützt ist. Ein in den Stößel 8 eingesetzter Bolzen
16 sorgt für eine Führung des Stößels 8 im freien Teil.
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Bei einer temperaturbedingten Bewegung der Rohrleitung 1 wird die
Bewegung der Rohrleitung 1 über den doppelgelenkigen Hebel 10 auf den Stößel 8 übertragen.
Der Stößel 8 bewegt den Keil 6 axial zur Rohrleitung 1. Bei einer Kontraktion der
Rohrleitung 1 wird der Keil 6 durch die Ringschulter 15 des Stößel3 8 in den keilförmigen
Zwischenraum zwischen zwei Stoßnocken 5 eingezogen. Bei einer Ausdehnung der Rohrleitung
1 wird der Keil 6 über den Stößel 8 und die Schraubenfeder 14 aus dem Spalt herausgeschoben.
Die Schraubenfeder 14 ist so hart, daß sie bei einer solchen Bewegung nicht zusammengedrückt
wird, sondern stets teilentlastet bleibt.
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Die Trägheit des Keiles 6 ist so bemessen, daß er bei einer schlagartigen
Belastung der Rohrleitung 1 nicht verschoben wird. Die Stoßbelastung wird über die
Stoßnocken 5 und den Keil 6 in die Tragkonstruktion 3 weiter geleitet. Die schlagartige
Bewegung des Stößels 8 wird in diesem Fall durch die Schraubenfeder 14 aufgefangen.
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Reicht die Trägheit des Keiles 6 nicht aus, so kann zusätzlich eine
Stoßbremse 17 eingesetzt werden. Diese Stoßbremse 17 ist nach der Figur 4 axial
zur Rohrleitung 1 angeordnet und stützt sich auf der breiteren Seite des Keiles
6 ab. Das andere Ende der Stoßbremse 17 ist an einem Tragarm 18 befestigt, der mit
der Tragkonstruktion 3 verbunden ist.
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Nach der Figur 1 sind über dem Umfang der Rohrleitung 1 vier jeweils
mit einem axial verschiebbaren Keil 6 versehene Abstützelemente vorhanden. In diesem
Fall hat die Rohrleitung 1 eine Bewegungsmöglichkeit nach allen vier Seiten. Eine
andere Ausführungsform ist in der Figur 3 dargestellt. Hierbei bestehen zwei der
Abstützelemente ausschließlich aus starren Stoßnocken 5. Hier ist eine Bewegungsmöglichkeit
nur nach zwei Seiten hin gegeben. Schließlich ist es auch möglich, nur ein bewegliches
Abstützelement vorzusehen.