DE6600141U - Kuehlvorrichtung fuer einen koerper, der zumindest teilweise eine heizquelle umgibt. - Google Patents

Description

Patentanwälte ■" "

Dfpi.-Ing. R. Beetz u. : :

Dipl.-!ng. Lamprecht

München 22, S*3ln»dorfstr. 10

410-10.262K-DfJi (6)

A 23 200/l?f Gbm 3.10.1963

el?: Diese Ünre.-ιοςί (Oesshreibun« one S:hufnnsprj isf <3ie /ulelzl eingereichte, sie *eichl /on <Sei Hen

isuno oV ursp-imglich e<nce'°ichl!?n Unterlogen ob. Öle «chtJiche Bsdeu'ung de' Abweichung IsJ nichl .jeprüfi

•ie u- ;nii:!icT eir.cereich/sn Unisriagen befinden iich in den Amtsaklen. Sie können jedeizeit ohne Nei>i*uis

eines iechilichen Interesses gebührenfre! eimjesehäD ««fd«». ^Uf Anfrco werden hiervon ouch Fotokopien oder FiIm-

t den üblicher ?fsisen ieiiefert Oeutschef ?o>eniomi. Gebroochsmusterstelle.

Vorrichtung zum Schatze eines te:..peraturempfindlichen Organs gegen Überh.1 j.zung

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schütze eines temperaturempfindlichen Organs, das über einen metallischen Körper mit einer diesen Körper durchsetzenden länglichen Wärmequelle in Verbindung steht gegen Überhitzung.

Meß- und Kontrollinstrumente oder -Apparate müssen häufig in der Nähe einer Heizquelle arbeiten, um bestimmte Wirkungen der Heizquelle bzw. des Heizmediums zu tnossen oder um die HeizqueJlp selbst zu überv/achen. iiun sind im allgemeinen Meßinstrumente und Kontrollapparate empfindlich und zerbrechlich und ertragen kaum eine erhöhte Temperatur. Es ist deshalb häufig notwendig, zwischen ihnen und der Heizquelle eine Vorrichtung zu schalten, die einen erhöhten Temperaturgradienten tischen der heißen Zone und der Stelle des Meßinstruments bzw, Kontrollapparafees erzeugt. Das Meßinstrument oder der Meßapparat soll möglichst eine Temperatur haben, die mähe der Umgebungstemperatur liegt.

Zu diesem Zweck kühlt man im allgemeinen den zwischen Meßinstrument bzw. -Apparat und Heizquelle liegenden Körper mit Hilfe eines offenen Flüssigkeitskreises. Ein solcher offener

·· ·■ til ·Ι

Kühlkreis setzt jedooh einen kontinuierlichen Fluß des Kühlmittels voraus, und es müssen zahlreiche Leitungen sowie ein sperriges und viex Platz einnehmendes Pumpsystem vorgesehen werden.

Aufgabe der Neuerung ist es daher, diese Nachteile au ver- ] meiden und einen Wärmeschirm mit einem geschlossenen Kühlkreis zu I schaffen, d<=r nicht die Zufuhr immer wieder neuer Flüssigkeit bedarf und ohne Pumpsystem auskommt. Die Wärme soll aus dem die Heizquelle umgebenden Körper mit einer relativ kleinen Flüssigkeitsmenge und mit einer wenig Platz einnehmenden Vorrichtung wirksam abgeführt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß in dem Körper zwischen dem zu schützenden Organ und der Wärmequelle ein Verdampferraum und zur Wärmequelle parallele Leitungen eingearbeitet sindj die zusammen mit einem außerhalb des Körpers liegenden Kondensator einen durch äußere Verbindungsleitungen geschlossenen Kreislauf für ein flüssiges bzw. dampfförmiges Kühlmittel bilden.

Mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der Neuerung wird also die von der Wärmequelle kommende Wärme von der Kühlflüssigkeit aufgenommen, die dadurch verdampft, und in Form von Dampf zum Kondensator gebracht und kann daher das temperaturempfindliehe Organ nicht mehr gefährden.

■ ι im · ♦« ·· ··

Im übrigen wird der Flüssigkeitsstand in dem Verdampferraum konstant gehalten, da eine Verbindung zum unteren Teil des Kondensators, besteht und Kondensat rUckfließen kann.

In der Zeichnung ist die Neuerung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen metallischen Körper mit einer Vorrichtung nach der Neuerung;

Fig* 2 eine Aufsicht auf d> ι Körper von Fig. 1 und

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Einrichtung zum Feststellen eines Bruches einer in Reaktoren verwendeten Hülle der Brennelemente, die mit einer Schutzvorrichtung nach der Neuerung versehen ist.

In Fig. 1 und 2 umgibt ein metallischer Körper 1 eine Wärmequelle 2 und wird durch eine Flüssigkeit in einem Verdampferraum 4 gekühlt. Der Verdampferraum 4 wird durch einen Hohlraum im Körper 1 gebildet und umgibt die Wärmequelle 2 wenigstens teilweise*

Der Verdarnpferraum 4 ist durch einen Deckel 5 verschlossen, in den das Ende einer Verbindungsleitung 8 mündet, die zu einem Kondensator 6 führt* der außerhalb des Körpers 1 angeordnet ist. Die Leitung 8 mündet in den oberen Teil des Kondensators 6 und führt den im Verdampferraum 4 gebildeten Dampf zum Kondensator 6. Eine zweite Verbindungsleitung 10 verbindet die unteren Teile

des Kondensators 6 und des Verdampferraumes 4 miteinander. Sie dient dazu, den Flüssigkeitsspiegel im Verdampferraum 4 genügend hooh zu halten.

Der Kondensator 6 besteht aus einem zylindrischen Behälter 11, der Kühlrippen 12 aufweist, die zum Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft und zur Kühlung der Flüssigkeit in dem Kondensator dienen.

Die von der Wärmequelle 2 stammende Wärme im Körper 1 wird so durch die Flüssigkeit des Verdampferraumes 4 aufgenommen, die dadurch verdampft. Bi# Wärnie wird asrai mit dem Dämpf über die Leitung 8 zum Kondensator 6 gebracht, wo sie über die Kühlrippen 12 an die Außenluft abgegeben wird. Im Innern des Kondensators 6 wird der Dampf gekühlt, bis er kondensiert und in Form von Flüssigkeit über die Leitung 10 wieder zum Vefdampferrauni 4 gelangt.

Der Kondensator 6 hat noch eine zusätzliche Öffnung für eine Leitung Ip. die su einer- nicht dargestellten Evakuier-pumpe führt. Vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung werden die Gase, die bei Betriebsdruck und -Temperatur nicht kondensieren und die noch in dem Kondensatorraum sein können, evakuiert. Der Kondensator- β und 7erdampferraum 4 sind dann dicht abgeschlossen und frei von Luft oder Gas, so daß in ihnen nur der Dampfdruck der verwendeten Flüssigkeit herrscht.

Wenn die Wärmequelle, wie Fig. 1 zeigt, eine Leitung 14

• •••I · »■ ·· · ·

, t I I · I ti· ' '

I··!' Ill IiII

I · ft Ht Il *> '*

ist, die von eineio heißen Strömungsmedium durchflossen wird, das durch den Körper 1 hindurchströmt, dann wird der Verdampferräum 4 an seinem unteren Ende mit Leitungen ϊσ, öie parallel zu der Leitung l4 liegen, verlängert. In der Leitung ΐβ befindet sich wie im Verdampferraum 4 Kühlflüssigkeit. Je nach der abzuführenden Wärmemenge werden die Leitungen ΐβ um die Wärmequelle herumgeführt, wobei die Wände der Leitungen mit der Kühlflüssigkeit in Kontakt bleiben müssen, da diese die Wärmeaustauschflächen bilden. Ihre Tiefe im Körper 1 ist abhängig von der Art und der Temperatur der Wärmequelle 2, die beispielsweise aus einem in der: Leitung l4 fließenden Strömungsmedium bestehen kann.

Die im Verdampferraum 4 und den Leitungen l6 enthaltene Flüssigkeit stellt so einen Wärmeschirm dar, der ständig durch das Abführen von Dampf und das Zurückführen von frischer, aus dem Kondensator 6 stammender Flüssigkeit gekühlt tf"/M. Dadurch kann der metallische Körper 1 und infolgedessen auch die zu schützende Apparatur auf einer Temperatur nahe der Umgebungstemperatur gehalten werden.

Um die von der Wärmequelle 2 an den Körper 1 abgegebene Wärme zu verringern, kann eine Isolierung 18 zwischen der Leitung 14 und dem Körper 1 angeordnet werden.

Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeie-piel, bei dem die Vorrichtung nach der Neuerung zum Schütze einer Einrichtung vorgesehen ist, die einen Bruch einer Hülle eines Brennelementes in einem

41

, , ft

Kernreaktor feststellen soll.

Diese Kontrolleinrichtung enthält eine drehbare Trommel 20,
die zwischen Metallblöcken 21 und 22 eingeschlossen ist. Die
Metallblöcke 21 und 22 haben etwa zylindrische Gestalt und
werden durch eine Leitung 24 für das zu untersuchende, beispielsweise gasförmige Strömungsmedium in der Nahe einer bestimmten
Fläche der Trommelwand 20 durchsetzt. Die Blöcke 21 und 22
weisen Radialöffnungen zur Aufnahme einer Elektrode 26 und
eines Szintillators 28 zur Feststellung der Ionenaktivität auf.
Die Elektrode 26 drängt die radioaktiven Ionen in deni gasförmigen Strömungsmedium zur Oberfläche der Trommel 20 hin, und die
Trommel 20 hält einen Teil oder alle Ionen an ihrer Oberfläche

fest. Eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung versetzt die | Trommel 20 in Drehung, wobei die einzelnen Oberflächenelemente \ der Trommel zunächst in den Bereich der Elektrode 26 zur Auf- I

_ ι nähme der Ionen und dann fortlaufend vor den Szintillator 28 j

gelangen. f

Bei einer solchen Einrichtung ist der Szintillator 28 \

mit einem Fotomultiplikator 30 und einer nicht dargestellten j

Impuls-Zählanordnung verbunden. j

Nun ist ein Fotomultiplikator ein ziemlich empfindlicher \

Apparat, der keine hohen Temperaturen aushalten kann, während 1

I das Kühlmedium eines Kernreaktors, das durch die Leitung 24 ^!

fließt, eine Temperatur aufweist, die im allgemeinen 300 bis !

400°C erreicht. Ein guter Wärmeschutz des Fotomultiplikators J>0 ⁱ

ist deshalb absolut notwendig. Pur den Rest der Apparatur ist dieser thermische Schutz weniger wichtig, denn es ist verhältnismäßig leicht, eine mechanische Einrichtung bei der angegebenen Temperatur zu betreiben,

Gemäß der Neuerung enthält die Kontrolleinrichtung von Pig. J5 daher eine Isolierung 18 zwischen der Leitung 24, die die Heizquelle bildet, und der Wand der Blöcke 21 und 22 und, e„n wenig von dieser Wärmeisolierung 18 entfernt, einen Verdampferraum 4, der eine Kühlflüssigkeit enthält, die durch die Wärme der Wärmequelle 2 aufgeheizt wird.

Die Leitung 8 zum Abführen des Dampfes verbindet den oberen Teil des Verdampferraumes 4 mit einem Kondensator 6, der Kühlrippen 12 trägt und d.er außerhalb des Körpers 1 montiert ist. Eine zweite Leitung 10 verbindet das untere Ende des Kondensators 6 mit dem Verdampferraum 4 und schließt den Kreislauf der Flüssigkeit.

Zu der Heizquelle 24 parallel verlaufende ,Leitungen l6 gehen vom Boden de3 Verdampferraumes 4 aus und ragen tief

l ftlncxu, ow uau noi-mc uucj.· uxc

Tiefe des Metallkörpers 1 aufgenommen und abgeführt wird, und man zu einem wirksamen Wärmeschutz des S&intillators 28 gelangt.

Die Größe und die Lage des Verdampferraumes 4 und des Kondensators 6 werden durch die Größe des zu erzeugenden Tempe-

raturgradienten sowie im übrigen durch die Abmessungen der verwendeten Leitungen bestimmt. Sie nehmen jedoch immer einen verhältnismäßig geringen Eaum ein, weil sich der Verdampferraum in dem Körper 1 befindet und vor allem, weil Pumpen und zugehörige Kühlflüssigkeitsleitungen fehlen. Der Umlauf der Flüssigkeit in geschlossenem Kreislauf geht automatisch mit ausreichender Geschwindigkeit und ohne Zuhilfenahme von bewegten mechanischen Teilen vonstatten.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Schütze eines teraperaturempfindlichen Orgctns, das über einen metallischen Körper mit einer diesen Körper durchsetzenden länglichen Wärmequelle in Verbindung steht gegen Überhitzung, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Körper (l) zwischen dem zu schützenden Organ (28,^0) und der Wärmequelle (2,24) ein Verdampferraum (4) und zur Wärmequelle (2,24) parallele Leitungen (l6) eingearbeitet sind, die zusammen mit einem außerhalb des Körpers (1) liegenden Kondensator (6) einen durch äußere Verbindup.gsleitungen (8,10) geschlossenen Kreislauf für ein flüssiges bzw. dampfförmiges Kühlmittel bilden.

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (6) einen Anschluß für eine Evakuationspumpe aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (6) ein zylindrischer Behälter (ll) mit Kühlrippen (12) ist.