DE2952346A1

DE2952346A1 - Thermische isolierung fuer gerade oder gekruemmte flaechen, an denen ein heisser gasstrom entlanggefuehrt wird

Info

Publication number: DE2952346A1
Application number: DE19792952346
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Dr. Claus 6702 Bad Dürkheim Elter; Jürgen 6909 Walldorf Knaul; Josef Dipl.-Ing. 7521 Hambrücken Schöning; Wilfried 6836 Oftersheim Stracke
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH; Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1979-12-24
Filing date: 1979-12-24
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2952346C2

Description

Thermische Isolierung für gerade oder #ekrt1mInte Flächen,
an denen ein heißer Gasstrom entlanggeführt wird Die Erfindung betrifft eine thermische Isolierung für gerade oder gekrümmte Flächen, an denen ein heißer Gasstrom entlanggeführt wird, insbesondere für einen Liner oder die Tragstruktur eines Heißgaskanals, mit Abdeckplatten für das Isoliermaterial an der heißen Seite umd mit die ganze Isolierung durchdringenden Bolzen zur Befestigung der Abdeckplatten an dem Liner oder der Tragstruktur.
Derartige Isolierungen finden Anwendung in Kernreaktoranlagen mit gasgekühlten Reaktoren, die zusammen mit den übrigen Komponenten des Kuhlgaskreislaufes in einem Spannbetondruckbehälter untergebracht sind. Die Kavernen des Spannbetondruckbehälters sind mit einem Liner ausgekleidet, der vor zu hohen thermischen Beanspruchungen geschützt werden muß. Auch die Tragstrukturen der Heißgaskanäle, in denen.das in dem Reaktorkern erhitzte Gas zu den Kreislaufkomponenten, beispielsweise Dampferzeugern oder Gasturbinen, geführt wird, dürfen keine zu hohen Temperaturbelastungen ausgesetzt sein.
Aus der Offenlegungsschrift 21 59 781 ist eine thermische Isolierung für den Liner eines Reaktordruckbehälters bekannt, die aus mehreren Lagen hochporösen metallischen aschengeflechts und dazwischen angeordneten dünnen Metallblechen besteht. Ober die letzte Lage des Maschengeflechts ist ein Halteblech gelegt, das mit Hilfe mehrerer die ganze Isolierung durchdringender Bolzen mit deR Liner verbunden ist und dabei die Isolierlagen leicht komprimiert. Die Bolzen sind als Hohlbolzen ausgeführt und an dem Liner angeschweißt. Auf der Seite des Halteblechs sind die Bolzen durch Verschraubung befestigt.
In der Offenlegungsschrift 26 43 284 ist eine weitere Wärme isolierung für den Liner eines Reaktordruckbehälters beschrieben, deren das Isoliermaterial schützende Abdeckplatten mit Druckausgleichsöffnungen versehen sind. Die Abdeckplatten sind mittels Bolzen an dem Liner befestigt, wobei das Isoliermaterial leicht komprimiert wird. Die Bolzen sind sowohl an dem Liner als auch an den Abdeckplatten angeschweißt.
Bei einer weiteren thermischen Isolierung für den Liner eines Spannbetonbehälters wird das in Schichten angeordnete Isoliermaterial, das aus einer Vielzahl von losen Blechstreifen besteht umd mit einer elastisch verformbaren Abdichtfolie abgedeckt ist, ebenfalls durch Abdeckplatten geschützt, die mittels Haltebolzen an dem Liner befestigt sind. Die Haltebolzen weisen auf der Seite der Abdeckplatten einen gegenüber dem Bolzenschaft vergrößerten Kopf auf, mit dem Druck auf die Abdeckplatten ausgeübt wird. Auf der Linerseite sind die Bolzen mit Gewinde versehen, und auf die durch den Liner hindurchgesteckten Bolzenenden sind Muttern geschraubt.
Eine thermische Isolierung für einen Heißgaskanal ist aus der Offenlegungsschrift 27 05 314 bekannt. Der Heißgaskanal umfaßt einen Druckmantel und einen koaxial in diesem verlegten Gasführungsmantel, und in dem Ringraum zwischen den beiden Mänteln ist die aus Fasermatten und Strahlungsblechen bestehende Isolierung angeordnet. Sie ist in einzelne, voneinander abgedichtete Kammern unterteilt. An dem Gasführungs mantel sind Hohlbolzen angeschweißt, die alle Strahlungsbleche durchdringen und diese in Verbindung mit Distanzscheiben fixieren. Mit dem Druckmantel sind die Hohlbolzen nicht verbunden. Die Befestigung des Gasführungsmantels an dem Druck mantel erfolgt mit Hilfe von Doppelkonen, die einerseits an dem Gasführungsmantel und andererseits an dem Druckmantel angeschweißt sind.
Ferner wird für einen Heißgaskanal großer M)messungen eine thermische Isolierung vorgeschlagen, bei der die Bolzen zur Befestigung der Abdeckplatten an der Tragstruktur je eine Distanzhülse tragen, die sich mit ihrem einen Ende an der Tragstruktur abstützt. An dem anderen Ende jeder Distanzhülse ist zwischen ihr und dem Kopf des jeweiligen Bolzens ein Ringspalt vorgesehen, in dem die Abdeckplatten ortsfest gelagert sind.
Von dem vorgenannten Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung ausgegangen, wobei ihr die Aufgabe zugrunde liegt, die zur Befestigung der Abdeckplatten vorgesehenen Bolzen so auszugestalten, daß der Wärmeabfluß aus dem heißen Gasstrom durch die Bolzen hindurch stark reduziert wird und in der Tragstruktur nur geringe örtliche Temperaturerhöhungen auftreten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bolzen quer zu ihrer Längsachse zweigeteilt sind, wobei der an der heißen Seite angeordnete, den Bolzenkopf tragende obere Bolzenteil aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff besteht und gegen die Abdeckplatten wärmeisoliert ist und wobei der untere Bolzenteil aus gut wärmeleitendem Werkstoff hergestellt ist, daß die beiden Bolzenteile jedes Bolzens durch eine Verbindungshülse fixiert und in festem Kontakt miteinander gehalten werden und daß um jeden Bolzen ein Druckkörper aus Isolierwerkstoff angeordnet ist, der an den Abdeckplatten anliegt und unter Einwirkung einer sich an dem Liner bzw. der Tragstruktur abstützenden Federsäule Druck auf den Bolzenkopf ausübt.
Die Bolzen arbeiten a:.so nach dem Prinzip Wärmestau/Wärmeleitung; d.h. in den oberen Bolzenteilen, die beispielsweise aus einem keramischen Isolierwerkstoff hergestellt sein können, wird der Wärmefluß weitestgehend unterbunden, und die trotzdem noch durchfließende Wärme wird durch die unteren Bolzenteile in den Liner bzw. die Tragstruktur abgeleitet.
Außer der Verminderung des Wärmeverlustes durch die Bolzen hat dies noch den Vorteil, daß die Lebensdauer von tragenden metallischen Teilen, insbesondere der zur Krafterzeugung dienenden Federsäulen, verlängert wird, da diese Teile einer geringeren Temperaturbelastung ausgesetzt sind.
Die vorzugsweise rechteckigen Abdeckplatten werden jeweils in der Mitte und an den Ecken durch die Bolzen gehalten. Die Bolzen werden auf Zug beansprucht; die Zugbeanspruchung erfolgt dabei durch die Druckkörper, die unter dem Druck der Federsaulen stehen und ihrerseits über die Abdeckplatten Druck auf die Rückseite der Bolzenköpfe ausüben. Das Isoliermaterial selbst wird dabei im l;raftneben- oder Krafthauptschluß gehalten.
Die Bolzen können direkt in den Liner bzw. in die Tragstruktur eingeschraubt sein, oder sie durchdringen den Liner oder die Tragstruktur, und die Verschraubung erfolgt von außen mittels auf die Bolzenenden aufgeschraubter Muttern.
Um das Aufschieben der Verbindungshülsen auf die zweiteiligen Bolzen zu erleichtern, sind die Verbindungshülsen vorteilhafterweise in Richtung ihrer Längsachse zweigeteilt. Sie werden von dem jeweiligen Druckkörper zusammengehalten. Jede Verbindungshülse weist an ihrem inneren Umfang zwei ringförmige Wülste auf, von denen der eine Wulst formschlüssig in eine an jedem oberen Bolzenteil befindliche Ringnut und der andere Wulst formschlüssig in eine an jedem unteren Bolzenteil vorgesehene Ringnut eingreift.
Die ~Schnittflächen1 der beiden Bolzenteile jedes Bolzens werden durch die Verbindungshülse in festem Kontakt miteinander gehalten. Vorteilhafterweise kann an diesen Schnittflächen jeweils eine Verdrehsicherung vorgesehen sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann durch eine besondere Dimensionierung der unteren Bolzenteile, d.h. durch die Wahl eines entsprechenden Querschnitts- bzw. Oberfldchenverhältnisses, die Wärmeabgabe an den Liner bzw. die Tragstruktur verbessert werden. Auf diese Weise lassen sich die Federsäulen auf sehr niedriger Temperatur halten, was sich günstig auf ihre Lebensdauer auswirkt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der thermischen Isolierung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar ist die Isolierung für den Heißgaskanal eines Hochtemperaturreaktors gedacht. In der Figur ist im Querschnitt ein Teilstück aus der Wandung dieses Heißgaskanals mit einem Befestigungsbolzen für die Abdeckplatten wiedergegeben.
Der Heißgaskanal besteht aus einer Tragstruktur 1 und einer innen an der Tragstruktur 1 angebrachten thermischen Isolierung. Die thermische Isolierung umfaßt das Isoliermaterial 2, z.B. geschichtete und zusammengepreßte Fasermatten, und auf dem Isoliermaterial 2 angeordnete rechteckige Abdeckplatten 3 zum Schutz des Isoliermaterials.
Die Abdeckplatten 3 sind in der Mitte und an den Ecken mittels Bolzen 4 an der Tragstruktur 1 befestigt. Die Bolzen 4 besitzen auf der "heißen" Seite einen gegenüber dem Bolzenschaft stark vergrößerten Bolzenkopf 5 und sind an ihrem anderen Ende 6 mit Gewinde versehen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Bolzenende 6 durch eine Bohrung 9 in der Tragstruktur 1 gesteckt, und eine Kronenmutter 7 mit Splint ist auf das Bolzenende 6 aufgeschraubt. Zwischen der Kronenmutter 6 und der Tragstruktur 1 ist eine Unterlegscheibe 8 angeordnet. Eine weitere Unterlegscheibe 10 befindet sich zwischen dem Bolzenkopf 5 und der Abdeckplatte 3.
Jeder Bolzen 4 ist quer zu seiner Längsrichtung zweigeteilt; d.h. er besteht aus einem oberen (d.h. auf der ~heißen" Seite befindlichen) Bolzenteil 11, der den Bolzenkopf 5 trägt, und aus einem unteren Bolzenteil 12 mit dem mit Gewinde versehenen Bolzenende 6. Der obere Bolzenteil 11 ist aus einem schlecht wärmeleitenden Werkstoff hergestellt, während für den unteren Bolzenteil 12 ein gut wärmeleitender Werkstoff gewählt wird. Die "Schnittflächen" 11 a und 12 a des Bolzens 4 werden durch eine zweiteilige Verbindungshülse 13 in festem Kontakt miteinander gehalten. Eine Verdrehsicherung 14 sorgt dafür, daß sich die Bolzenteile 11 und 12 nicht gegeneinander verdrehen können.
Die Fixierung der beiden Bolzenteile durch die Verbindungshülse 13 geschieht mittels zweier innen in der Verbindungshülse 13 vorgesehener ringförmiger Wülste 15 und 16, die formschlüssig je in eine entsprechende, an jedem Bolzenteil 11 bzw. 12 befindliche Ringnut 17 bzw. 18 eingreifen. Die zweiteilige Verbindungshülse 13 wird von einem Druckl:örper 19 zusammengehalten, der um jeden Bolzen 4 angeordnet ist.
Der Druckkörper 19, der aus Isolierwerkstoff besteht, liegt auf der heißen Seite unmittelbar an der Ahdeckpl.ltte 3 an.
Auf der anderen Seite weist er eine Öffnung auf, durch die der untere Bolzenteil 12 geführt ist. Zwischen dem oberen Bolzenteil 11 und dem Druckkörper 19 ist eine thermische Isolierung 20 vorgesehen, die sich bis über die Wand der Abdeckplatte 3 (und die Unterlegscheibe 10) erstreckt und somit den oberen Bolzenteil 11 gegen die Abdeckplatte 3 isoliert.
Unterhalb des Druckkörpers 19, d.h. zwischen diesem und der Tragstruktur 1, ist eine aus Tellerfedern bestehende Federsäule 21 angeordnet, durch die der untere Bolzenteil 12 hindurchgesteckt ist. Die Federsäule 21 wirkt mit ihrer Federkraft auf den Druckkörper 19 ein, der seinerseits die Abdeckplatte 3 gegen die Rückseite des Bolzenkopfes 5 <~rückt und dadurch eine Zugbeanspruchung des Bolzens 4 hervorruft.
Wie bereits beschrieben, arbeitet der Bolzen 4 nach dem Prinzip Wärmestau/Wärmeleitung; d.h. durch die Wahl verschieden wärmeleitender Materaialien für den oberen und den unteren Bolzenteil 11, 12 wird zunächst die Wärme gestaut, und nur die dennoch abfließende geringe Wärmemenge wird an die Tragstruktur 1 abgeleitet.

Claims

Patentansprüche p ö. Thermische Isolierung für gerade oder gekrümmte Flächen, an denen ein heißer Gasstrom entlanggeführt wird, insbesondere für einen Liner oder die Tragstruktur eines Heißgaskanals, mit Abdeckplatten für das Isoliermaterial an der heißen Seite und mit die ganze Isolierung durchdringenden Bolzen zur Befestigung der Abdeckplatten an dem Liner oder der Tragstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (4) quer zu ihrer Läng<;achse zweigeteilt sind, wobei der an der heißen Seite ange!ordnete, den Bolzenkopf (5) tragende obere Bolzenteil (11) aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff besteht nnd gegen die Abdeckplatten (3) wärmeisoliert ist und wobei der untere Bolzenteil (12) aus gut warmeleitendem Werkstoff hergestellt ist, daß die beiden Bolzenteile (11,12) jedes Bolzens (4) durch eine Verbindungshülse (13) fixiert und in festem Kontakt miteinander gehalten werden und daß um jeden Bolzen (4) ein Druckkörper (19) aus Isolierwerkstoff angeordnet ist, der an den Abdeckplatten (3) anliegt und unter Einwirkung einer sich an dem Liner bzw. der Tragstruktur (1) abstützenden Federsäule (21) Druck auf den Bolzenkopf (5) ausübt.
2. Thermische Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungshülse (13) für die beiden Bolzenteile (11,12) jedes Bolzens (4) in Richtung ihrer Längsachse zweigeteilt ist und innen zsrei ringförmige Wulste (15,16) aufweist, von denen der eine Wulst (15) formschlüssig in eine am oberen Bolzenteil (11) befindliche Ringnut (17) und der andere Wulst (16) formschlüssiy in eine am unteren Bolzenteil (12) vorgesehene Ringnut (18) eingreift.
3. Thermische Isolierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet#, daß an den miteinander in Kontakt stehenden Flächen (lla,12a) der beiden Bolzenteile (11,12) jedes Bolzens (4) eine Verdrehsicherung (14) vorgesehen ist.
4. Thermische Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem unteren Bolzenteil (12) Jedes Bolzens (4) durch ein entsprechendes Querschnitts- bzw. Oberflächenverhältnis eine bessere Wärmeabgabe an den Liner bzw. die Tragstruktur (1) erzielt wird.