DE3316167A1

DE3316167A1 - Periskop fuer hochtemperatur-reaktoren

Info

Publication number: DE3316167A1
Application number: DE3316167A
Authority: DE
Inventors: Hans-Lutz DDR 9251 Goßberg Beuermann; Roland Dipl.-Ing. Bianchin; Eberhard DDR 9212 Niederbobritzsch Claußnitzer; Werner Dipl.-Ing. Franke; Rolf DDR 9205 Halsbrücke Große; Peter Dipl-Ing.Dr. Dipl.-Ing. DDR 9200 Freiberg Göhler; Christian Riedel; Manfred Dr.-Ing. Schingnitz
Original assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Current assignee: Noell-Dbi Energie- und Entsorgungstechnik O- GmbH
Priority date: 1982-09-14
Filing date: 1983-05-04
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DE3316167C2; ATA172183A; GB2127174A; HU191880B; SU1636643A1; DD219059A3; YU184583A; FR2533036A1; CS352983A1; JPS5981613A; AT394277B; GB8322291D0; GB2127174B; CS256907B1

Description

Titel der Erfindung

Periskop für Hochtemperatur-Reaktoren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Periskop zur Übertragung optischer Signale aus dem Reaktionsraum von Hochtemperatur-Reaktoren bzw. zur visuellen Beobachtung der Vorgänge in solchen Reaktoren.

Die Erfindung ist insbesondere bestimmt für den Einsatz in Verbindung mit Reaktoren, in denen unter erhöhtem Druck Flammenreaktionen ablaufen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind dabei Reaktoren zur Vergasung staubförmiger Brennstoffe unter hohem Druck, Reaktoren zur Synthesegaserzeugung durch PartialOxydation von flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen unter Druck sowie Druckbrennkammern von Gasturbinen oder Kombi-Kraftwerken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei einigen Verfahren zur Synthesegaserzeugung aus festen Brennstoffen wird Kohlenstaub mit technischem Sauerstoff in einer Flammenreaktion zu einem CO- und Hp-reichen Gas umgesetzt. Die sich nach Abschluß des Umsatzes einstellenden Gastemperaturen liegen oberhalb der Schmelztemperatur der mineralischen Bestandteile des Brennstoffes, so daß flüssige Schlacke anfällt. Eine typische Reaktionsendtemperatur ist z. B. 1500 ⁰C,

wobei in der Flamme selbst Temperaturspitzen von 2000 ⁰C und mehr auftreten. Die Vergasung erfolgt vielfach unter einem Druck von 0,5 bis 5 MPa. Bach gleichem Grundprinzip verläuft die Synthesegaserzeugung durch Partialoxydation von flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen, wobei Drucke bis 10 MPa üblich sind.

5¹Ur die Betriebsüberwachung solcher Reaktoren ist es erforderlich, optische Signale aus dem Reaktionsraum herauszuführen, um damit die im Reaktionsraum herrschenden Temperaturen zu bestimmen und die Existenz einer Flamme zu kontrollieren. Es ist weiter von Vorteil, wenn im Reaktionsraum ablaufende Vorgänge wie die Ausbildung der Flamme oder der Schmelzfluß der Schlacke an der Wand des Reaktionsraumes oder in der Schlackeaustrittsöffnung visuell, durch direkte Beobachtung oder über Fernsehübertragung, tiberwacht werden können.

Mit DE OS 22 62 351 und DE OS 29 15 926 sind Beobachtungseinrichtungen für Druckvergasungsreaktoren bekannt, bei der eine Öffnung in der Reaktorwand durch ein druckfestes Schauglas verschlossen ist, wobei die Öffnung mit einem geeigneten Spülgas (Inertgas oder rtickgeführtes Synthesegas eigener Erzeugung) gespült werden kann.

Bedingt durch die unvermeidlich große Distanz zwischen Schauglas und Reaktionsraum infolge feuerfester Auskleidung des Reaktors bzw. Installation eines inneren Kühlwandsystems für den Reaktionsraum ist bei einer solchen Anordnung der Blickwinkel in den Reaktionsraum sehr beschränkt. Er wird noch weiter dadurch eingeengt, daß die außerordentlich intensive Strahlung aus dem Reaktionsraum zu verhältnismäßig kleinen Öffnungsdurohmessern zwingt, um eine Überhitzung des Beobachtungsstutzens zu vermeiden.

Als entscheidender Machteil dieser und ähnlicher Anordnungen erweist sich jedoch, daß die Beobachtungsöffnungen trotz Spülung sehr häufig durch Ansätze von Schlacke

- y-

eingeengt oder völlig verschlossen wurden« Die Entfernung solcher Schlackenansätze zwingt bei unter erhöhtem Druck betriebenen Reaktoren zur Außerbetriebnahme und Entspannung des Reaktors,

Bekannt sind weiter periskopartige Beobachtungsvorrichtungen z. B, ftlr Dampferzeuger, Glasschmelzöfen und metallurgische Öfen, bei denen in einem wassergekühlten Mantel ein Linsensystem angeordnet ist, das außerdem durch ein Spülgas vor dem Eindringen heißer Gase und vor Verschmutzung geschützt werden soll, Vorteil eines solchen Periskops ist, daß ein relativ großer Blickwinkel von z. B, 50° erzielt wird. Bekannte Lösungen sind allerdings ausschließlich für den Einblick in Anlagen geeignet, die unter Normaldruck betrieben werden.

Dieser Typ von Beobachtungseinrichtungen entspricht auch der mit DD WP 76 055 beschriebenen Vorrichtung, bei der in der Achse eines Doppel-Rohr-Wassermantels ein Linsensystem angeordnet ist und zwischen Linsensystem und Wassermantel ein Spül- und Kühlgasstrom aufrechterhalten wird. Vor der vom Feuerraum gesehenen ersten Linse des Objektivs ist ein konischer Konfusor angeordnet, durch den das Spülgas in den Feuerraum austritt. Die Öffnung des Konfusors wirkt gleichzeitig als Blende für die Optik, während das Verhältnis des Abstandes zwischen KonfusorÖffnung und erster Linse des Objektivs zum Durchmesser dieser Linse den Blickwinkel bestimmt. Es sind außerdem ähnliche Anordnungen bekannt, bei denen der Öffnung des Konfusors noch ein Diffusor folgt, dessen Öffnungswinkel so bemessen ist, daß der Blickwinkel nicht eingeschränkt wird.

Es hat sich gezeigt, daß die Übertragung des Prinzips bekannter Periskope für die Beobachtung von Ofenräumen, die unter Normaldruck stehen, auf die optische Überwa-

chung des Reaktionsraumes von ζ, B, Staubvergasungsreaktoren, die unter hohem Druck arbeiten, durch entsprechende Anordnung druckfester Sichtscheiben bzw. Linsen nicht zum Erfolg führt. Bereits nach relativ kurzer Zeit kommt es zu Schlackenansätzen an der gekühlten Stirnfläche des Periskops, die in die Öffnung hineinwachsen und den Strahlengang einschränken und schließlich ganz unterbinden. Es wurde weiter beobachtet, daß trotz relativ hoher Spülgasbeaufschlagung leicht flüchtige mineralische Bestandteile, aber auch Elementarschwefel am Diffusor des Spülgasaustritts und am Objektiv sublimieren und dadurch ebenfalls die Funktionstüchtigkeit des Periskops einschränken.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Periskop zur Übertragung optischer Signale aus dem Reaktionsraum von Hochtemperatur-Reaktoren, das für den Einsatz in Reaktoren, die unter hohem Druck betrieben werden, geeignet ist, und das insbesondere auch bei Einsatz in Reaktoren zur Vergasung von staubförmigen Brennstoffen unter Druck frei von Störungen durch Schlackenansätze und Verschmutzungen arbeitet.

Darstellung des Wesens der Erfindung

- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Periskop zur Übertragung optischer Signale aus dem Reaktionsraum von Hochtemperatur-Druckreaktoren zu schaffen, bei dem durch geeignete Ausbildung der Spülung durch ein gasförmiges Medium eine Beeinträchtigung oder eine Unterbrechung des Strahlenganges durch Schlackenansätze, Sublimation mineralischer Bestandteile und sonstiger Einwirkung der im Reaktionsraum herrschenden Atmosphäre verhindert wird und ein ausreichender Blickwinkel gewährleistet werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen,

daß der für die Freihältung von Öffnung und Linsen verfügbare Impuls der Gasströmung, definiert als Produkt von Massenstrom und Geschwindigkeit des Spülgases, umgekehrt proportional vom Druck abhängig ist, wenn der Massenstrom bzw. der auf Normbedingungen bezogene 'Volumenstrom und die geometrische Anordnung konstant gehalten wird. Um den gleichen SpUleffekt zu erreichen, müßte also mit zunehmendem Druck der Spülgasmassenstrom erhöht werden. Bs ist also eine weitere Aufgabe der Erfindung, trotz hohen Betriebsdruckes von z. B. 3 MPa den optischen Durchblick mit relativ höheren Spülgasmengen freizuhalten, um z, B, die Qualität des erzeugten Gases nicht durch Überhöhte Stickstoffmengen aus dem Spülgas zu beeinträchtigen.

Gemäß vorliegender Erfindung ist das Periskop zur übertragung optischer Signale aus dem bzw. zum Einblick in den Reaktionsraum von Hochtemperatur-Reaktoren, insbesondere von Reaktoren, die unter erhöhtem Druck betrieben werden, durch folgende Merkmale gekennzeichnet: Ausgehend von dem bekannten Prinzip von Periskopen für beispielsweise den Brennraum von Dampferzeugern, nach dem eine Periskopoptik in der Achse eines rohrförmigen Mantels angeordnet ist, sich zwischen Periskopoptik und Mantel ein Zwischenraum befindet, der nach dem Reaktionsraum zu offen ist, und dieser Zwischenraum mit einer Quelle für ein Spülgas verbunden ist, deren Versorgungsdruck höher als der Betriebsdruck im Reaktionsraum ist, ist gemäß vorliegender Erfindung auf eine P-rontlinse der Periskopoptik nach dem Reaktionsraum zu ein Hohlkörper in der Art eines beidseitig offenen Mantels eines Kegelstumpfes aufgesetzt, wobei die kleinere Stirnfläche des Hohlkörpers dem Reaktionsraum zugekehrt ist und eine Blendenöffnung für die Periskopoptik bildet, und wobei der den Hohlkörper umgebende Teil der Innenseite des Mantels ko-

A"- "" Λ

axial zum Hohlkörper mit einer konischen Verjüngung versehen ist, dessen Neigungswinkel, bezogen auf die Achse, gleich oder größer ist, als der Neigungswinkel der Außenseite des Hohlkörpers, so daß der genannte Zwischenraum zwischen der Periskopoptik und dem Mantel in einem kegelmanteiförmigen Spalt mit konstanter oder sich nach der Spitze zu verjüngender Spaltbreite übergeht, der nach dem Reaktionsraum zu eine Ringdüse für das Spülgas bildet, und daß der Hohlkörpermantel in der an die genannte Frontlinse angrenzenden Hälfte mit Verbindungsöffnungen versehen ist, die den kegelmanteiförmigen Spalt und den Innenraum des Hohlkörpers gasdurchlässig verbinden.

Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß ein Teil des über den genannten Zwischenraum zugeführten Spülgases durch die Verbindungsöffnung in den Innenraum des Hohlkörpers eintritt und über die Blendenöffnung in den Reaktionsraum strömt, daß aber ein weiterer !Teil des SpUlgases durch die Ringdüse fließt und den erstgenannten Spülgasstrahl aus der Blendenöffnung ringförmig umhüllt.

Für den mit der erfindungsgemäßen Lösung angestrebten Effekt ist es offenbar wesentlich, daß im Gegensatz zu anderen Anordnungen die sonst unvermeidlichen Rückstromzonen in der Umgebung oder im Zentrum eines aus einer Öffnung austretenden Gasstrahles für den aus der Blendenöffnung austretenden Spülgasstrahl mit der erfindungsgemäßen Anordnung durch Wechselwirkung mit dem aus der Ringdüse austretenden Hüllstrahl vermieden werden können. Damit wird aber auch die Gefahr vermieden, daß zähflüssige, klebfähige Schlackenpartikel oder mineralische Dämpfe durch Rückströmvorgänge in die Nähe der Blendenöffnung transportiert werden und dort zur Bildung von Ansätzen führen.

Es wurde in diesem Zusammenhang gefunden, daß den Quer-

AO

Schnittsrelationen von Blendenöffnung, Ringdüse und Ver-Mndungsöffnungen besondere Bedeutung zukommt. Erfindungsgemäß beträgt der freie Querschnitt der genannten Verbindungsöffnungen ein Vielfaches, beispielsweise das dreibis sechsfache, des freien Querschnittes der Blendenöffnung und das Verhältnis des freien Querschnittes von Blendenöffnung zu freien Querschnitt der Ringdttse ist zwischen 1 : 2 und 1 : 0,7 bestimmt.

Es wurde gefunden, daß ein besonders günstiger Effekt erreicht wird, wenn der Spülgasströmung durch die genannte Blendenöffnung eine Drallbewegung überlagert ist. Erfindungsgemäß sind deshalb die Verbindungsöffnungen in Form von Schlitzen längs von Mantellinien des den Hohlkörper bildenden Kegelstumpfes ausgeführt, die den Mantel des Hohlkörpers tangential durchdringen.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung wird der gleiche Effekt dadurch erreicht, daß die Verbindungsöffnungen als Schlitze ausgebildet sind, die den Mantel des Hohlkörpers entlang eines Abschnitts einer Ellipse schneiden, wobei der Neigungswinkel der Schnittebenen, bezogen auf die Achse des Hohlkörpers, größer ist als der Neigungswinkel der Außenseite des Hohlkörpers, die vom Scheitelpunkt der genannten Ellipse ausgehenden beiden Äste des Ellipsenabschnittes unterschiedliche Länge aufweisen und die Verteilung und Anordnung der Schlitze rotationssymmetrisch ist. Unter Scheitelpunkt wird zugleich der Punkt des Ellipsenabschnittes verstanden, der den geringsten Abstand von der Grundfläche des den Hohlkörper'bildenden Kegelstumpfes bzw. von der Frontlinse aufweist. Durch den Längenunterschied der beiden Äste des den Schlitz bildenden Ellipsenabschnitts läßt sich in gewissen Grenzen die Intensität der Drallbewegung bzw. das Verhältnis von Tangential- zu Axialgeschwindigkeit des Spülgas-

λχ

stromes in der Blendenöffnung beeinflussen.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die Ringdüse aus einer Vielzahl gleichmäßig über einen Kreisring verteilter Einzelöffnungen statt aus einem durchgehenden Ringspalt, der mit Rücksicht auf das festgelegte Verhältnis von freien Querschnitt der Blendenöffnung zum freien Querschnitt der Ringdüse vielfach mit einer so kleinen Spaltbreite ausgeführt werden müßte, daß die Gewährleistung einer gleichmäßigen Spaltbreite und die Vermeidung einseitiger Verstopfungen oder Verengungen problematisch ist.

Vorteilhafterweise werden die genannten Einzelöffnungen durch Hocken von einander getrennt, die im Bereich der Ringdüse auf der Außenseite des Hohlkörpers angeordnet sind, an der korrespondierenden Fläche des konisch verjüngten Teils der Innenwand anliegen und so zugleich eine Zentrierung von Hohlkörpern und Mantel herbeiführen.

Eine Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Außenseite des Hohlkörpers im Bereich der Ringdüse stetig aus der konischen Form in einen zylindrischen Teil übergeht. Der Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß der Bereich, in dem die Spülgasstrahlen aus Blendenöffnung und Ringdüse aufeinanderprallen, von der Blendenöffnung weg verlegt wird. Das bringt einen zusätzlichen Beitrag zur Vermeidung von Rückströmgebieten in der Nähe der Blendenöffnung.

Dem gleichen Zweck dient nach der Erfindung eine konusartige Erweiterung der Innenseite des Mantels zu einem Diffusor, beginnend in Höhe der Blendenöffnung, wobei ein stetiger Übergang der konischen Verjüngung in die konusartige Erweiterung erfolgt. Mit diesem konusartigen Diffusor wird erreicht, daß der aus der Ringdüse austre- ' tende Spülgasstrahl sich nicht sofort von der Wand ablöst,

sondern an der Wand anliegend, nach außen abgelenkt wird, so daß der Rückströmbereich weiter nach außen, von der Blendenöffnung weg, verlegt wird.

Unter diesem Aspekt ist es zweckmäßig, den Krümmungsradius der konusartigen Erweiterung möglichst groß zu wählen. Um den Blickwinkel der Optik nicht zu beeinträchtigen, wird allerdings erfindungsgemäß der genannte Radius so gewählt, daß die Oberfläche des Diffusors außerhalb einer Kegelfläche bleibt, die von den durch die Prontlinse und die Blendenöffnung bestimmten (optischen) Randstrahlen begrenzt ist.

Es entspricht der Erfindung, wenn der Mantel des Periskops einschließlich des Diffusors und mit einer an sich bekannten Wasserkühlung versehen ist. Dabei bietet es für die Gestaltung und die Intensität der Wasserkühlung besondere Vorteile, wenn der Diffusor konusartig in die Stirnfläche und schließlich in die zylindrische Außenseite des Mantels übergeht. In bekannter Weise kann dann mittels einer Leitwand im Wasserstrom des Mantels eine Kühlwasserströmung erreicht werden, die nacheinander die Innenseite des Mantels mit den konisch verjüngtem Teil, den Diffusor, die Stirnfläche und die Außenseite des Mantels kühlt.

Die konusartige Gestaltung vom Diffusor und Stirnfläche erlaubt die Einhaltung gleichmäßiger Wandstärken und die Vermeidung von Totwassergebieten gerade im Bereich stärkster thermischer Belastung des Mantels, wodurch gleichmäßige Temperaturgradienten in der Wand erreicht und schädliche thermische Spannungen im Werkstoff vermieden werden.

In der Regel wird die Periskopoptik aus einem Linsensystem bestehen und die optischen Signale Über ein druckfestes Fenster nach außen geführt werden. Die Erfindung

ist jedoch in gleicher Weise anwendbar, wenn als Periskopoptik statt eines Linsensystems voll oder teilweise ein Licht- bzw. Bildleiter eingesetzt ist. In diesem Falle entspricht der in der Beschreibung verwendete Begriff ' Frontlinse der Licht-Eintrittsfläche in den Licht- bzw, Bildleiter. Schließlich ist es auch möglich, innerhalb des Periskops einen geeigneten Sensor (z. B, Fototransistor) oder eine Videokamera zu installieren, die die von der Periskopoptik übernommenen optischen Signale in elektrische Signale umwandeln, die mittels entsprechender Kabeldurchführungen nach außen übertragen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an den folgenden Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1 bis 5 erläutert werden. Es zeigen
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Periskop für einen Ho cht emperatur-Reaktor

Figur 2 einen Schnitt durch den Hohlkörper mit Verbindungsöffnungen in Form tangential angestellter Schlitze

Figur 3 eine Frontansicht des Periskopes Figur 4 einen Hohlkörper mit Verbindungsöffnungen als

Schlitze in Form von Ellipsenabschnitten Figur 5 eine schematische Darstellung der geometrischen Anordnung des konusartigen Diffusors

Beispiel 1:

Die in Figur 1 im Schnitt dargestellte"-, periskopartige Vorrichtung ist bestimmt zur Übertragung optischer Signale aus dem Reaktionsraum eines Reaktors zur Vergasung von Kohlenstaub unter einem Druck von 3 MPa. Im Reaktionsraum herrschen Temperaturen von 1500 ⁰C und mehr, wobei

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die Atmosphäre im Reaktionsraum durch noch unvollständig vergaste Kohlenstaubpartikel und durch Schlackentropfen verunreinigt ist.

Das Periskop "besteht aus einem rohrartigen Mantel 1 mit einer aus einem Linsensystem bestehenden Periskopoptik 2, Es ist über eine Öffnung im Reaktorenmantel 3 durch eine feuerfeste Auskleidung 4 hindurch in den Reaktionsraum 5 eingeführt und mit einem Plansch 6 druckdicht mit dem Reaktormantel verbunden. Das Periskop ist durch ein druckfestes Fenster 7, beispielsweise eine druckfest gefaßte, besonders dicke Linse des Okulars abgeschlossen.

Zwischen Periskopoptik 2 und Mantel 1 bleibt ein Zwischenraum 8 mit einem Spülgasanschluß 9, der - in der Figur nicht dargestellt - mit einer Quelle für Spülgas verbunden ist, die einen Versorgungsdruck von ca. 3,5 MPa, also höher als der Druck im Reaktionsraum, aufweist.

Über Ausgleichslöcher 10 besteht Druckausgleich zwischen dem Zwischenraum 8 und dem Innenraum der Periskopoptik 2.

Auf die Frontlinse 11 der Periskopoptik ist ein Hohlkörper 12 von der Form eines dünnwandigen, hohlen Kegelstumpfes aufgesetzt. Der Neigungswinkel <£ , definiert als Winkel zwischen einer Mantellinie des Kegelstumpfes und der Achse, beträgt 25°. Damit wird ein Einblickwinkel in den Reaktionsraum von etwa 50° erreicht. Bei einem optisch wirksamen Durchmesser der Frontlinse von 20 mm beträgt der lichte Durchmesser der den Reaktionsraum zugekehrten Öffnung des Hohlkörpers 12, der sogenannten Blendenöffnung 13, 3 mm.

Der den Hohlkörper 12 umgebende Teil 14 der Innenseite des Mantels 1 ist konisch verjüngt, wobei der Neigungswinkel der konischen Verjüngung ebenfalls 25° beträgt. Der Zwischenraum 8 geht deshalb in diesem Bereich in einen kegelmanteiförmigen Spalt 15 über, der nach dem

λ5

Reaktionsraum zu in einer Ringdüse 16 endet. Im Bereich dieser Ringdüse geht die Außenseite des Hohlkörpers 12 in eine zylindrische Form über, wie besonders aus Figur erkennbar ist. Aufgesetzte Nocken 18 dienen der Zentrierung des Hohlkörpers 12 und unterteilen gleichzeitig die Ringdüse 16 in eine Vielzahl entlang eines Kreisringes verteilte Einzelöffnungen 16*.

Durch die Ringdüse 16 tritt ein Teil des über Spülgasanschluß 9 eingeführten Spülgases in den Reaktionsraum aus. Der andere Teil des Spülgases strömt durch Öffnungen 17 in Form von vier tangential angestellten Schlitzen in der der Frontlinse 11 zugekehrten breiteren Hälfte des Hohlkörpers 12 in dessen Innenraum ein. Die Anordnung der Schlitze wird durch Figur 2 verdeutlicht, die einen Schnitt durch Hohlkörper 12 zeigt. Durch die tangentiale Anstellung der Öffnungen 17 entsteht eine Drallströmung, die durch die Blendenöffnung 13 in den Reaktionsraum 5 austritt. Die freie Austrittsfläche der Ringdüse 16 beträgt 8 mm , die Öffnungen 17 haben einen

ο freien Querschnitt von zusammen ca. 30 mm .

Der den Hohlkörper 12 umgebende Teil 14 der Innenseite des Mantels 1 geht, beginnend in Höhe der Blendenöffnung 13 in eine konusartig nach außen gekrümmte Fläche über, die nach der Ringdüse 16 einen Diffusor 19 erzeugt und anschließend die Stirnfläche 20 des Periskops bildet. Der Radius R dieser konusartigen Fläche wird dabei so gewählt, daß der Blickwinkel in den Reaktor nicht beeinträchtigt wird. Das bedeutet, daß die Oberfläche vom Diffusor 19 außerhalb einer Kugelfläche bleibt, die von den durch Frontlinse 11 und Blendenöffnung 13 bestimmten Randstrahlen 21 begrenzt wird, wie mit Figur 5 erläutert ist.

Der Mantel 1 des Periskopes ist wassergekühlt und weist

dazu Stutzen 22 für die In- und Abführung des Kühlwassers auf. Eine Leitwand 23 im wasserdurchflossenen Raum des Mantels 1 erzwingt, daß die gesamte Kühlwassermenge an die thermisch besonders belastete Stirnfläche 20 und den Diffusor 19 herangeführt v/ird und ausreichende Kühlwassergeschwindigkeiten erreicht werden. Die konusartige Gestaltung von Diffusor 19 und Stirnfläche 20 bietet dabei günstigste Voraussetzung für die intensive Kühlung, Bei einer Beaufschlagung'des Periskopes mit einer Sptilgastüenge'von'ca, 30 m /h, gerechnet unter ITormalbedingungen, bzw, ca, 1 rrr/h im Betriebszustand wird das Periskop im Dauerbetrieb frei von Schlacken- und Staubansätzen gehalten, die den Blickwinkel einschränken oder die Durchlässigkeit der Optik vermindern. Vergleichsweise werden bei einer den bisherigen Stand der Technik entsprechenden Ausführung mit einer konischen Verjüngung (ohne Hohlkörper) und ebener Stirnfläche bei gleichem Durchmesser der Blendenöffnung von 3 mm und etwa gleichen Spülgasdurchsatz nur Standzeiten von 6 bis 12 Stunden bis zum weitgehenden Verschluß des optischen Weges durch Schlackenansätze und Verschmutzungen erreicht,

Beispiel 2:

Bei sonst gleicher Ausführung wie im Beispiel 1 sind die Öffnungen 17 im Hohlkörper 12 gemäß Figur 4 als Schlitze ausgebildet, die den Mantel des Hohlkörpers 12 entlang eines Abschnittes einer Ellipse schneiden. Die vom Scheitelpunkt 24 ausgehenden Äste 25^T und 25" des Ellipsenabschnittes weisen unterschiedliche Länge auf. Ausgeführt sind zwei solcher Schlitze, die rotationssymmetrisch angeordnet sind.

Durch die unterschiedliche Länge der beiden Äste 25' und 25" des Schlitzes v/ird ein ähnlicher Drall der Spülgasströmung im Innenraum des Hohlkörpers 12 erzielt, wie mit

den tangential angestellten Schlitzen von Beispiel 1. Es werden die gleichen'günstigen Betriebseigenschaften des
Periskopes erreicht.

Vorteilhaft ist die einfachere Fertigungsmöglichkeit für diese Schlitze, die mittels eines dünnen Scheibenfräsers eingeschnitten wurden. Die Schnittebene des Fräsers ist
dabei gegen die Achse des Hohlkörpers 12 um hier 45° geneigt, während die Fräserachse in einer Ebene parallel
zur Achse des Hohlkörpers geführt wird, deren betrachteter Abstand zur Präserachse hier 12 mm beträgt.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 - Mantel

2 - Periskopoptik

3 - Reaktormantel

4 - feuerfeste Auskleidung

5 - Reaktionsraum

6 - Plansch

7 - druckfestes Fenster

8 - Zwischenraum

9 - Spülgasanschluß

10 - Ausgleicheloch

11 - Prontlinse

12 - Hohlkörper

13 - Blendenöffnung

14 - Teil der Innenwand

15 - ke^elmantelformiger Spalt

16 - Ringdüse

16' - EinzelÖffnungen der Ringdüse

17 - "VerhindungsÖffnung 13 - Nocken

19 - Diffusor

20 - Stirnfläche - ·

21 - Randstrahlen

22 - Stutzen

23 - Leitwand ■ ' ·

24 - Scheitelpunkt des KLlip's enab schnitt es 25' , 25" - Äste des lillips enab schnitt es

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Claims

ό J ID ID / Erfindungsansprüche

1. Periskop zur Übertragung optischer Signale aus dem Reaktionsraum von Hochtemperatur-Reaktoren, insbesondere von Hochtemperatur-Reaktoren, die unter erhöhtem Druck betrieben werden, bestehend aus einer Periskopoptik mit einer den Reaktionsraum zugekehrten Prontlinse in der Achse eines rohrförmigen Mantels, wobei ein auch den Reaktionsraum zu offener Zwischenraum zwischen Periskopoptik und Mantel verbleibt, der mit einer Quelle für ein Spülgas, deren Versorgungsdruck höher ist, als der Betriebsdruck im Reaktionsraum, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Prontlinse (11) der Periskopoptik (2) nach dem Reaktionsraum zu ein Hohlkörper (12) in der Art eines beidseitig offenen Mantels eines Kegelstumpfes aufgesetzt ist, wobei die kleinere Stirnfläche des Hohlkörpers den Reaktionsraum zugekehrt ist und eine Blendenöffnung (19) für die Periskopoptik bildet, und wobei der den Hohlkörper umgebende Teil (14) der Innenseite des Mantels koaxial zum Hohlkörper (12) mit-einer· konischen "Verjüngung versehen ist, wobei der Neigungswinkel der konischen "Verjüngung gleich oder größer ist, als der Neigungswinkel der Außenseite des Hohlkörpers, so. daß der Zwischenraum (8) zwischen der Periskopoptik (2) und dem Mantel (1) in einen kegeltnant eiförmigen Spalt (15) mit konstanter oder sich nach der Spitze zu verjüngender Spaltbreite übergeht, der nach dem Reaktionsraum zu eine Ringdüse (16) für das Spülgas bildet,

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und daß der Hohlkörpermantel in der an die Frontlinse angrenzenden Hälfte mit Verbindungsöffnungen (17) versehen ist, die den kegelmanteiförmigen Spalt (15) und den Innenraum des Hohlkörpers (12) gasdurchlässig verbinden, wobei die freie Fläche der Verbindungsöffnungen (17) ein Vielfaches der genannten Blendenöffnung (13) ausmacht.

2. Periskop nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnungen (17) die Form von Schlitzen längs von Mantellinien aufweisen, die tangential den Mantel des Hohlkörpers (12) durchdringen.

3. Periskop nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnungen (17) als Schlitze ausgebildet sind, die den Mantel des Hohlkörpers (12) entlang eines Abschnittes eine Ellipse schneiden, wobei der ÜTeigungswinkel der Schnittebene bezogen auf die Achse des Hohlkörpers (12) größer ist als der Neigungswinkel der Außenseite des Fohlkörpers (12), die vom Scheitelpunkt (24) der genannten Ellipse ausgehenden beiden Äste (25*» 25") des Ellipsenabschnittes unterschiedlicher Länge aufweisen und die Verteilung und Anordnung der Schlitze rotationssymmetrisch ist,

4, Periskop nach einem der Punkte 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Hohlkörpers (12) im Bereich der Ringdüse abgerundet in einen zylindlischen Teil übergeht.

5, Periskop nach einem der Punkte 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (16) aus einer Vielzahl, gleichmäßig über einen Kreisring verteilten Einzelöffnungen (16^!) besteht.

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6, Periskop nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelb'ffnungen (16') durch Nocken (18) voneinander getrennt sind, die im Bereich der Ringdüse (16) auf" der Außenseite des Hohlkörpers (12) angeordnet sind, an der korrespondierenden Fläche des konisch verjüngten Teils (14) der Innenwand anliegen und so eine Zentrierung von Hohlkörpern (12) und Mantel (1) herbeiführen.

7« Periskop nach einem der Punkte 1 Ms 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis um Blendenöffnung (13) zu freiem Querschnitt der Ringdüse (16) zwischen 1:2 und 1:0,7, vorzugsweise zu etwa 1:1 "bestimmt ist.

8. Periskop nach einem der Punkte 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das "Verhältnis vom Durchmesser der Blendenöffnung (13) zum Durchmesser der Frontlinse zwischen 1:5 und 1:8 gewählt wird.

9. Periskop nach einem der Punkte 1 Ms 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich nach dem Reaktionsraum zu die Innenseite des Mantels (1), beginnend in Höhe der Blendenöffnung (13) konusartig, stetig zu einem Diffusor (19) erweitert, wobei der Radius R der konusartigen Erweiterung so gewählt wird, daß die Oberfläche des Diffusors außerhalb einer Kegelfläche bleibt, die von den durch Frontlinse (11) und Blendenöffnung (13) bestimmten Randstrahlen (21) begrenzt ist.

10.Periskop"nach einem der Punkte 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) einschließlich des Diffusors (19) mit vVasserkühlung versehen ist.