DE3244157A1

DE3244157A1 - Heissfluidrohrleitung mit innenkuehlung

Info

Publication number: DE3244157A1
Application number: DE19823244157
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 5300 Bonn Stausebach
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1982-11-29
Filing date: 1982-11-29
Publication date: 1984-05-30

Description

Heißfluidrohrleitung mit Innenkühlung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrleitung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Sie ist insbesondere zur Verwendung in Hochtemperatur-Kernenergieanlagen vorgesehen, kann jedoch auf anderen Gebieten der Technik Verwendung finden, in denen Fluide bei hoher Temperatur unter Druck in Rohrleitungen geführt werden müssen. Ein solches Fluid ist z.B. das als Kühlmittel in den genannten Kernenergieanlagen vorgesehene Helium, das Tem-0 peraturen bis zu 950 C erreicht und im Normalbetrieb unter einem Druck von bis zu 40 bar steht. Da zur Zeit keine für Großanlagen in Betracht kommenden Werkstoffe bekannt sind, die sowohl der genannten Temperatur als auch diesem Druck widerstehen können, ist bereits früher vorgeschlagen worden, die Rohrleitung in Form eines Doppelrohres aufzubauen mit einem äußeren, dem Druckeinschluß dienenden metallischen Rohr und einem inneren, nicht druckdichten, aber warmfesten Rohr, beispielsweise aus einer Keramik. Der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr wird dabei mit einer Isolierung gefüllt, die sicherstellt, daß die hohe im Inneren des Innenrohres herrschende Temperatur radial nach außen auf einen Wert (von z.B. 3000 C) abgebaut wird, bei dem Stahl noch eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzt. Bei Rohrleitungen, die große Mengen an heißem Fluid transportieren, wird die erforderliche Isolierung so dick, daß der Außendurchmesser der Rohrleitung das erwünschte Maß erheblich überschreitet. Es erscheint daher vorteilhaft, eine aktive Kühlung des Außenrohres vorzunehmen. Dabei ist zu beachten, daß aus Sicherheitsgründen und um Wiederholunqsprüfungen zu ermöglichen, die feste Verbindung des Außenrohres mit der Kühleinrichtung vermieden werden soll.
o Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Heißfluidrohrleitung der beschriebenen Art mit einer Kühlung des Außenrohres, die keine feste Verbindung mit dem Rohr aufweist und die leicht montierbar und demontierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs angegebenen Mittel. Ein solches Hilfsrohr läßt sich einschließlich der Kühlkanäle als Einheit handhaben und in den Zwischenraum zwischen Außen- und Innenrohr schieben und muß nicht durch Anschweißen oder andere, das Außenrohr der Rohrleitung möglicherweise schwächende Maßnahmen befestigt werden. Zugleich wird sichergestellt, daß das Außenrohr nach Herausziehen des Hilfsrohres in seine' vollen Ausdehnung für Prüfungen zugänglich ist.
Die im zweiten Anspruch vorgeschlagene Anordnung der Kühlkanäle erlaubt einerseits eine ausreichende Flächendeckung mit einer nur geringen Anzahl derselben, die mit einer geringen Anzahl von Durchdringungen des Außenrohres für den Wärmetransport zur externen Wärmesenke auszukommen. Die Anordnung bietet auch die beste Übersichtlichkeit für Inspektions- und Reparaturzwecke.
Die im dritten Anspruch bezeichnete Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens erlaubt es, die Kühlung des Außenrohres sektorweise unterschiedlich stark vorzunehmen und örtlich unterschiedliche Wärmebelastungen auszugleichen (infolge der nach oben gerichteten natürlichen Konvektion wird die zu kühlende Rohrleitung auf ihrer Oberseite eine etwas höhere Temperatur annehmen als an ihrer tUnterseite).
Durch die im vierten Anspruch vorgeschlagene Ausgestaltung wird die Demontage des Hilfsrohres zu Inspektionszwecken sehr erleichtert, indem die Kühlkanäle vor dessen Entfernen nicht entleert zu werden brauchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsaxialschnitt durch ein Stück (SchuB) einer Hochtemperatur-Leitung, Fig. 2 in perspektivischer Darstellung das entsprechende Stück eines Hilfsrohres und Fig. 3 die Verschaltung der Kühleinrichtung.
Die Rohrleitung besteht aus einem der Strömungsführung dienenden Innenrohr 1, das in bekannter Weise aus einer Anzahl von keramischen, jeweils einen Sektor ausfüllPnden Einzelteilen zusammengesetzt ist. In seinem Inneren kann z.B. auf 9500 C aufgeheiztes Helium strömen, wie es als Wärmeübertragungsmittel in einer Hochtemperatur-Kernenergieanlage verwendet wird. Den Einschluß des Gasdrucks von z.B. 40 bar übernimmt nicht das Innenrohr 1 sondern ein aus metallischen Werkstoffen hergestelltes Außenrohr 2, das unter Beibehaltung eines gewissen Zwischenraumes um das Innenrohr 1 herum angeordnet ist.
Das Außenrohr 2 darf nur eine Temperatur von ca. 3000 C erreichen, wofür eine auf seiner Innenseite angebrachte Kühlung sorgt. Diese besteht aus einem Hilfsrohr 6, auf dessen Oberfläche mäanderförmig geführte Kühlkanäle 3 angeordnet sind, die über Anschlüsse 4 mit einer nicht im einzelnen dargestellten, beliebigen Wärmesenke verbindbar sind. Dazu weist das Hilfsrohr 6 an seinem einen Ende einen Flansch 7 auf, der jeweils zwischen zwei Schüsse des Außenrohres 2 montiert wird und durch den r Anschluß an die Kühlkanäle 3 geführt ist. Jeder Kühlkanal 3 ist auf einem Sektor 5 des ius einem dünnen Blech gefertigten Hilfsrohres 6 befestigt und mit diesem bewegbar. Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Konfiguration der Kühlkanäle mit ihrem jeweils einen Sektor abdeckenden Flächenmuster. Im Beispiel erstreckt sich jeder Sektor über 1200,wobei einer der Sektoren den Bereich von jeweils 600 von der Senkrechten auf der Oberfläche des ~Hilfsrohres umfaßt.
Die Fig. 3 zeigt in schematischer Form die Verbindung der auf den Sektoren angebrachten Kühlkanäle 3 über absperrbare Anschlüsse 4 an die Leitungen 11, 12, die die Zu- bzw. Abfuhr des Kühlmittels besorgen. Dabei ist der Kühlmitteldurchsatz entsprechend den zeitlich und örtlich (entsprechend der Lage der Kühlkanäle 3 auf der Ober- oder Unterseite der Rohrleitung) unterschiedlichen Erfordernissen steuerbar. Diese Steuerung erfolgt für jeden Sektor getrennt durch ein Gerät 14, daß das Ventil entsprechend der in der Leitung 12 herrschenden Temperatur mehr oder minder weit öffnet. Das Kühlmittel wird in den Leitungen 11, 12 mittels einer Pumpe 15 umgewälzt und fließt durch einen Kühler 16, der seinerseits über Zu- 17 bzw. Ableitungen 18 die Wärme nach äußen abführt.
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Claims

Heißfluidrohrleitung mit Innenisolierung Patentansprüche Rohrleitung für den Transport eines heißen unter Druck stehenden Fluids mit einem Außenrohr (2) aus einem Werkstoff, der bei der Temperatur des Fluides eine zum Druckeinschluß nicht ausreichende Festigkeit aufweist, I dadurch gekennzeichnet, daß in das Außenrohr ein an seiner Außenseite mit Kühlkanälen (3) versehenes Hilfsrohr (6) geschoben ist, wobei die Kühlkanäle mit einer außerhalb der Rohrle#-tung gelegenen Kühleinrichtung -(16) verbindbar sind.
2. Rohrleitung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (3) sich mäanderförmig über jeweils einen von mehreren über den Umfang des Hilfsrohres (6) verteilten Sektoren (5) erstrecken.
3. Rohrleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei sich über je annähernd 1200 erstreckende Sektoren vorhanden sind, wobei einer der Sektoren auf der Oberseite des Rohres einen Bereich von annähernd 60 beidseits einer die Rohrachse einschließenden senkrechten Ebene abdeckt-.
4. Rohrleitung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe der Kühlkanäle (3) jedes Sektors (5) für sich vom Kühlkreislauf (11, 12) absperrbar ist.