DE2952354C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermisch isolierte Gasleitung gro­ ßer Abmessungen für hohe Drücke und hohe Temperaturen, insbeson­ dere zur Verbindung des Heißgassammelraums eines Hochtemperatur­ reaktors mit einer Komponente des Kühlgaskreislaufs, mit einer tragenden Wand und der innen auf dieser angeordneten thermischen Isolierung aus mehreren Lagen aufeinandergeschichteter, zusammen­ gepreßter Fasermatten, mit einer Abdeckung aus mehreren Draht­ gewebeschichten, mit einer auf den Drahtgewebeschichten auflie­ genden Lochplatte sowie mit mit Öffnungen versehenen Abdeckplatten, wobei zwischen der Lochplatte und den Abdeckplat­ ten ein Entlastungsspalt vorgesehen ist und die Abdeckplatten sowie die Lochplatte mittels die ganze Isolierung durchdringen­ der Befestigungselemente an der tragenden Wand befestigt sind.

Derartige Gasleitungen eignen sich besonders als Gasführungskom­ ponenten in Anlagen mit geschlossenen Gaskreisläufen wie Hoch­ temperaturreaktoren und Prozeßwärmeanlagen oder auch in schnellen Brütern, wobei die Gasleitungen bevorzugt als koaxiale Gasfüh­ rungssysteme ausgebildet sind.

Eine solche Gasleitung ist aus der DE-OS 26 43 284 bekannt. Die auf der Lochplatte aufliegenden Abdeckplatten können auch Wellblechplatten sein, wobei - in Strömungsrichtung gesehen - die Enden der einzelnen Wellblechstücke offengelassen sind. Als Befestigungselemente für die Abdeckplatten sind die ganze Isolierung durchdringende Bolzen vorgesehen, die an der tragen­ den Wand wie auch an den Abdeckplatten angeschweißt sind. Das Isoliermaterial aus mehreren Lagen aufeinandergeschichteter Fa­ sermatten wird durch die Abdeckplatten leicht komprimiert. Die Abdeckplatten sind mit Druckausgleichsöffnungen versehen. Um bei einer solchen Gasleitung mit einer "offenen Wärmeisolierung" die Ausbildung einer Zwangskonvektion zu unterbinden, sind in dem Isoliermaterial Konvektionssperren vorgesehen. Bei der be­ kannten Gasleitung bestehen die Konvektionssperren aus in dem Isoliermaterial eingebetteten Blechen, die eine Gasströmung pa­ rallel zu dem heißen Gasstrom verhindern. Die unteren Enden der Bleche sind an der tragenden Wand befestigt; die oberen Enden hingegen enden frei in dem Isoliermaterial.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Gasleitung der eingangs beschriebe­ nen Art die Befestigungselemente so auszubilden, daß sie zu­ gleich als Konvektionssperren dienen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Be­ festigungselemente ringartige Elemente mit T-förmigem Quer­ schnitt sind, deren Fußstück kraft- oder formschlüssig an der Wand befestigt ist und deren Kopfstück die Abdeckplatten über­ greift, und daß die Kopfstücke mit ein- oder beidseitig mit Ble­ chen abgedeckten, quer zur Längsrichtung der Elemente verlau­ fenden Schlitzen versehen sind.

Die ringartigen Elemente wirken gleichzeitig als Konvektionssper­ ren und verhindern das Entstehen einer Gasströmung in Längsrich­ tung der Gasleitung. Zur Reduzierung von thermischen Spannungen sind in die Kopfstücke der ringartigen Elemente Schlitze einge­ arbeitet, die zweckmäßigerweise ein- oder beidseitig mit dünnen Blechen abgedeckt sind. So können sich auch hier keine Sekundär­ strömungen herausbilden.

Um ein ständiges Anpressen der Abdeckplatten gegen die Kopfstücke der ringartigen Elemente sicherzustellen, ist in der Isolierung eine Vielzahl von Druckelementen vorgesehen, die an der tragenden Wand befestigt sind. Die Druckelemente, die mittels Federkraft wirksam sind, sorgen für eine schwingfeste Lagerung der Abdeck­ platten, und zwar unabhängig von der Elastizität der Faser­ matten.

Vorteilhafterweise bestehen die Druckelemente aus einer an der tragenden Wand angeschweißten Hülse sowie aus einem sich an der tragenden Wand abstützenden Federsystem, das gegenüber dem oberen, also dem "heißen", Hülsenraum mittels Kolbenringen ab­ gedichtet ist. Die Kolbenringe sind an dem unteren von mehre­ ren in der Hülse geführten Isolierstücken vorgesehen, die zwi­ schen der Abdeckplatte und dem Federsystem übereinander ange­ ordnet sind. Das Federsystem kann eine Spiralfeder sein, oder es können mehrere, um die Mittelachse des jeweiligen Druckele­ ments angeordnete Tellerfedern verwendet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Gasleitung schematisch dargestellt, die beispielsweise als Heißgasleitung eines Hochtemperaturreaktors Verwendung fin­ det und den Heißgassammelraum des Reaktors mit einem Dampfer­ zeuger verbindet. Diese Heißgasleitung bildet den inneren Lei­ tungsteil eines koaxialen Gasführungssystems, in dessen äußerem Leitungsteil das in dem Dampferzeuger abgekühlte Kaltgas zu dem Reaktorkern zurückgeführt wird. Durch die auf der Innenseite der Heißgasleitung angebrachte thermische Isolierung wird erreicht, daß der Wärmeaustausch zwischen dem Heißgas und dem Kaltgas ge­ ring bleibt und die tragende Wand der Heißgasleitung vor unzu­ lässig hohen Temperaturen geschützt wird.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus der Heißgasleitung mit einem Befestigungselement, teils im Längsschnitt, teils per­ spektivisch gesehen,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der gleichen Heißgasleitung im Längsschnitt mit einem Druckelement.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die Heißgasleitung aus einer tragenden Wand 1 und einer innen auf der tragenden Wand 1 angebrachten thermischen Isolierung 2. Diese ist folgendermaßen aufgebaut: unmittelbar an die tragende Wand 1 schließt sich aus mehreren Lagen Fasermatten 3 bestehendes Isoliermaterial an, das von mehreren Drahtgewebeschichten 4 abgedeckt ist; auf die Drahtgewebeschichten 4 ist eine Lochplatte 5 aufgelegt, die gleichmäßig von Bohrungen 6 durchsetzt ist; auf die Lochplatte 5 folgt eine Vielzahl von rechteckigen Abdeckplatten 7, die mit Ausströmöffnungen 8 versehen sind.

Die Abdeckplatten 7 sind an der tragenden Wand 1 befestigt. An den Befestigungsstellen liegen die Abdeckplatten 7 unmittelbar auf der Lochplatte 5 auf; in allen übrigen Bereichen (abgesehen von den Positionen, an denen sich Druckelemente befinden, wie noch beschrieben wird) ist ein Entlastungsspalt 9 zwischen den Abdeckplatten und der Lochplatte vorgesehen, der im Druckent­ lastungsstörfall wirksam wird. Lochplatte 5 und Abdeckplatten 7 sind durch eine Anzahl von Stiften 10 gegen Verschiebungen re­ lativ zueinander gesichert.

Die Fasermatten 3 sind vorgealtert und dicht zusammengepreßt aufeinandergeschichtet. Durch die Abdeckung mit den Drahtgewe­ beschichten 4 wird ein Faseraustrag unterbunden. Die einzelnen Drahtgewebeschichten 4 besitzen unterschiedliche Maschenweiten, wobei die Maschenweiten in Richtung auf die Fasermatten 3 zu immer kleiner werden (nicht dargestellt).

Als Befestigungsmittel für die Abdeckplatten 7 sind erfindungs­ gemäß ringartige Elemente 11 mit T-förmigem Profil vorgesehen, die innen auf dem Umfang der Heißgasleitung angeordnet sind. In der Fig. 1 ist eines dieser ringartigen Elemente gezeigt. Das Fußstück 12 des ringartigen Elementes 11 ist formschlüssig in die tragende Wand 1 eingelassen, wobei es sich auf einem Federband 15 abstützt. Das Kopfstück 13 übergreift den Rand der Abdeck­ platten 7, die sich beiderseits des Kopfstückes 13 erstrecken. Gleichzeitig wird auch die Lochplatte 5 von dem Kopfstück 13 gehalten.

Der zwischen Kopf- und Fußstück befindliche Steg 14 des ring­ artigen Elementes 11 wirkt als Konvektionssperre; d. h., er ver­ hindert das Entstehen einer Gasströmung in der thermischen Isolierung 2 in Längsrichtung. Das Kopfstück 13 weist eine Reihe von Schlitzen 16 auf, die die thermischen Spannungen in dem ringartigen Element 11 in zulässigen Grenzen halten. Um die Her­ ausbildung einer sekundären Gasströmung durch die Schlitze zu verhindern, sind die Schlitze 16 mit dünnen Blechen 17 abgedeckt.

Die Fig. 2 zeigt einen anderen Ausschnitt aus der gleichen Heiß­ gasleitung, in dem ein Druckelement 18 angeordnet ist. Dieses hat die Aufgabe, die Abdeckplatten 7 an die Kopfstücke 13 der ring­ artigen Elemente 11 anzupressen. Die Bauteile der Heißgasleitung sind wieder mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das Druckelement 18 steht unter der Wirkung eines Federsystems, für dessen Ausführung es zwei Alternativen gibt. Die eine ist in der linken Figurenhälfte (Fig. 2a) und die andere in der rechten Figurenhälfte (Fig. 2b) dargestellt.

Das Druckelement 18 besteht aus einer Hülse 19, die an der tra­ genden Wand 1 angeschweißt ist, aus dem genannten Federsystem 20 sowie aus drei Isolierstücken 21, die oberhalb des Federsystems 20 in der Hülse untereinander angeordnet sind. Am Umfang des untersten Isolierstücks sind mehrere Kolbenringe 22 vorgesehen, die den Raum 23, in dem sich das Federsystem 20 befindet, ge­ genüber dem als Isolierraum wirkenden oberen Hülsenraum 24 ab­ dichten.

Auf das obere Ende der Hülse 19 ist ein Ring 25 aufgesetzt und durch eine Schweißnaht mit ihm verbunden. Er hintergreift das oberste der Isolierstücke 21, das direkt an der Lochplatte 5 anliegt. In diesem Bereich grenzt die Lochplatte 5 unmittelbar an die Ab­ deckplatten 7; d. h., es ist hier kein Entlastungsspalt vorhanden. In der tragenden Wand 1 ist in dem von der Hülse 19 umschlossenen Bereich in einer Bohrung ein Stopfen 26 installiert.

In der Fig. 2a wird das Federsystem 20 von einer Spiralfeder 20 a gebildet, die auf einer kleineren, ebenfalls an der tragenden Wand 1 angeschweißten Hülse 27 angeordnet ist. Die Feder 20 a übt unmittelbar auf das unterste der Isolierstücke 21 Druck aus.

Die Fig. 2b zeigt ein aus einer Anzahl von Tellerfedern 20 b be­ stehendes Federsystem 20. Die Tellerfedern 20 b sind in Sack­ bohrungen 29 innerhalb eines metallischen Zwischenstückes 28 geführt, das mit einer ringartigen Konsole an dem untersten Iso­ lierstück anliegt.

Claims (3)

1. Thermisch isolierte Gasleitung großer Abmessungen für hohe Drücke und hohe Temperaturen, insbesondere zur Verbindung des Heißgassammelraumes eines Hochtemperatureaktors mit einer Komponente des Kühlgaskreislaufs, mit einer tragenden Wand und der innen auf dieser angeordneten thermischen Isolierung aus mehreren Lagen aufeinandergeschichteter, zu­ sammengepreßter Fasermatten, mit einer Abdeckung aus meh­ reren Drahtgewebeschichten, mit einer auf den Drahtgewe­ beschichten aufliegenden Lochplatte sowie mit mit Öffnun­ gen versehenen Abdeckplatten, wobei zwischen der Lochplat­ te und den Abdeckplatten ein Entlastungsspalt vorgesehen ist und die Abdeckplatten sowie die Lochplatte mittels die ganze Isolierung durchdringender Befestigungselemente an der tragenden Wand befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente ringartige Elemente (11) mit T-förmigem Querschnitt sind, deren Fußstück (12) kraft- oder formschlüssig an der Wand (1) befestigt ist und deren Kopfstück (13) die Abdeckplatten ( 7) übergreift, und daß die Kopfstücke (13) mit ein- oder beidseitig mit Blechen (17) abgedeckten, quer zur Längsrichtung der Elemente (11) verlaufenden Schlitzen (16) versehen sind.

2. Gasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anpressen der Abdeckplatten (7) gegen die Kopfstücke (13) der ringartigen Elemente (11) durch Federkraft wirk­ same Druckelemente (18) vorgesehen sind, die an der tragen­ den Wand (1) befestigt sind.

3. Gasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (18) aus einer an der tragenden Wand (1) angeschweißten Hülse (19), aus einem sich an der tragenden Wand (1) abstützenden Federsystem (20) sowie aus mehreren, zwischen der Abdeckplatte (7) und dem Federsystem (20) übereinander angeordneten, in der Hülse ( 19) geführten Iso­ lierstücken (21) bestehen und daß das Federsystem (20) ge­ genüber dem oberen Hülsenraum (24) mittels Kolbenringen (22) am unteren Isolierstück (21) abgedichtet ist.