DE7343148U - Hohlkörper für erhitzte Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hohlkörper für unter Überdruck stehende erhitzte Gase, welcher Hohlkörper eine rotationssymmetrische Außenwand und eine im Hohlkörper im wesentlichen parallel zur Außenwand verlaufende, perforierte Trennwand aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Trennwand mit wärmeisolierenden Stoffen ausgefüllt ist.

Solche Hohlkörper werden als Druckgefäße oder insbesondere als Rohrleitungen, z.B. in einem Kreislauf einer Gasturbinenanlage mit einem gasgekühlten Kernkraftreaktor benutzt.

Bei den bekannten Hohlkörpern dieser Art wie z.B. die schweizerische Patentschrift 242 910 zeigt, ist die Perforierung der den Zwischenraum begrenzenden Trennwand wegen dem Druckausgleich zwischen dem Zwischenraum und dem übrigen Raum des Hohlkörpers vorgesehen. Dadurch sind die wärmeisolierenden Stoffe im Zwischenraum nicht nur thermischen Belastungen, welche z.B. das sogenannte Kriechen der Stoffe zufolge haben können, sondern in Fällen von Druckänderungen des erhitzten Gases auch den mechanischen Belastungen ausgesetzt. Es sind z.B. plötzlich hohe Druckänderungen bis 10 at/sec und mehr möglich.

Neben den ebengenannten Belastungen wirken auch akustische und andere Schwingungen in den Rohrleitungen auf die Isolationsschicht mechanisch ein.

Infolge der thermischen wie auch der mechanischen Belastung der Isolationsstoffschicht können in den bisherigen Hohlkörpern im Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Trennwand leere Räume in der Isolationsstoffschicht entstehen, wodurch die Isolationsschicht allmählich zerstört werden könnte, bis der Hohlkörper wegen übermäßiger thermischer Belastung seiner Außenwand außer Betrieb genommen werden müsste.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen Hohlkörper für unter Überdruck stehende erhitzte Gase zu schaffen, welcher, verglichen mit den bisherigen Hohlkörpern, eine längere Standzeit und eine höhere Betriebssicherheit aufweist.

Dies wird bei anfangsbeschriebenen Hohlkörpern dadurch erreicht, dass im Zwischenraum zwischen der Außenwand und der perforierten Trennwand eine oder mehrere zur Außenwand und zur Trennwand im wesentlichen parallel verlaufende perforierte Zwischenwände vorgesehen sind, welche den Zwischenraum in zwei bzw. mehrere Schichträume unterteilt bzw. unterteilen, und dass die Drosselwirkung der perforierten Trennwand und der perforierten Zwischenwand bzw. der perforierten Zwischenwände bezüglich des Hohlkörpers von innen nach außen von Wand zu Wand zunimmt.

Es ist vorteilhaft, wenn die perforierte Zwischenwand bzw. die perforierten Zwischenwände aus einem legierten, wärmewiderstandsfähigen Stahlblech ausgeführt ist bzw. sind.

Die perforierte Trennwand und die perforierte Zwischenwand bzw. die perforierten Zwischenwände zur Erhöhung der Durchbiegungsfestigkeit der Wände mit in Umlaufrichtung der Wand verlaufenden Ringwulstprofilen versehen sind.

Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers für die Rohrleitung ist es von Vorteil, wenn der perforierten Trennwand bezüglich des Hohlkörpers innen eine zur Trennwand im wesentlichen parallele Vorwand vorgelagert ist, wobei zwischen der Trennwand und der Vorwand ein Verteilraum freigelassen ist, und die Vorwand in Richtung des Gasstromes nur stellenweise einen Kranz von Öffnungen aufweist.

Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, dass zum Halten der Zwischenwand bzw. der Zwischenwände, der Trennwand und der Vorwand Trägerringe vorgesehen sind, welche von der Außenwand bis zur Vorwand im wesentlichen radial zum Hohlkörper verlaufen, wodurch die Schichträume und der Verteilraum in Richtung des Gasstromes in axiale Abschnitte unterteilt sind, und noch weiter dadurch, dass die Vorwand über die Länge jeden axialen Abschnittes jeweils nur einen einzigen Kranz von Öffnungen aufweist, wobei die jeweilige Ebene des Kranzes der Öffnungen senkrecht zur Längsachse des Hohlkörpers verläuft und in der Nähe jedoch in Richtung des Gasstromes vor dem den jeweiligen axialen Abschnitt des Verteilraumes begrenzenden Trägerring liegt.

Anhand der anliegenden schematischen Zeichnungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung wird im weiteren der Erfindungsgegenstand näher beschrieben und erklärt. Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hohlkörper, nämlich ein Druckgefäß mit einem Teil einer an das Druckgefäß anschließenden Rohrleitung, Fig. 2 einen anderen Hohlkörper, nämlich eine Rohrleitung.

Der als Druckgefäß ausgeführte Hohlkörper weist eine rotationssymmetrische Außenwand 1 auf. Im Hohlkörper liegt eine zu der Außenwand 1 parallel verlaufende perforierte Trennwand 2. Zwischen der Außenwand 1 und der perforierten Trennwand 2 ist ein Zwischenraum 4 freigelassen, welcher mit wärmeisolierenden Stoffen ausgefüllt ist und schützt die Außenwand 1 vor den direkten Auswirkungen des erhitzten, in den Hohlkörper eingeführten Gases. In dem Zwischenraum 4 zwischen der Außenwand 1 und der perforierten Trennwand 2 ist eine zur Außenwand 1 und zur Trennwand 2 im wesentlichen parallel verlaufende perforierte Zwischenwand 3 vorgesehen und unterteilt so den Zwischenraum 4 in zwei mit Isolationsstoffen ausgefüllte Schichträume. Die Drosselwirkung der perforierten Trennwand 2 und der perforierten Zwischenwand 3 nimmt von der Trennwand 2 zur Zwischenwand 3 zu, d.h. sie nimmt bezüglich des Hohlkörpers von innen nach außen von Wand zu Wand zu. Dadurch ist die mechanische Belastung der thermisch höher belasteten Trennwand 2 niedriger als die mechanische Belastung der thermisch weniger belasteten Zwischenwand 3. Dadurch ist aber auch der thermisch höher belastete Schichtraum zwischen der Trennwand 2 und der

Zwischenwand 3 weniger mechanisch belastet als der thermisch weniger belastete Schichtraum zwischen der Außenwand 1 und der Zwischenwand 3.

Die perforierte Zwischenwand 3 weist eine kleinere Anzahl von gleichgroßen Perforationslöchern 10 als die perforierte Trennwand 2 auf. Dadurch ist die Drosselwirkung der Zwischenwand 3 größer als die der Trennwand 2. Die größere Drosselwirkung der Zwischenwand 3 wäre aber auch anders erreichbar, z.B. durch zwar gleiche Anzahl aber von kleineren Perforationslöchern 10, als es in der Trennwand 2 ist. Es muss also der Gesamtquerschnitt der Perforationslöcher 10 von der Trennwand 2 zur Zwischenwand 3 kleiner sein.

Die Trennwand 2 und die Zwischenwand 3 sind aus legierten wärmewiderstandsfähigen Stahlblechen ausgeführt.

Zur Erhöhung ihrer Durchbiegungsfestigkeit sind die perforierte Trennwand 2 und die perforierte Zwischenwand 3 mit je in Umlaufrichtung der Wände verlaufenden Ringwulstprofilen 9 versehen. Es wäre auch denkbar, die Wände 2 und 3 z.B. mit einem Viereck-, Dreieck- oder Halbring-Profil aufweisenden Rippen zu versehen.

An das Druckgefäß, im Bild aus der rechten Seite, schließt eine Rohrleitung an. Die erfindungsgemäße Bauweise einer Rohrleitung wird im weiteren beschrieben.

Wie es besonders in Fig. 2 gezeigt ist, weist der Hohlkörper der Rohrleitung eine rotationssymmetrische Außenwand

1 und im Hohlkörper eine perforierte Trennwand 2 auf. Der zwischen den beiden Wänden 1 und 2 freigelassene Zwischenraum ist mittels zwei zur Außenwand 1 und zur Trennwand 2 im wesentlichen parallel verlaufenden perforierten Zwischenwänden 3 und 3 in drei Schichträume 4 , 4 und 4 unterteilt. Die Trennwand 2, wie auch die zwei Zwischenwände 3 , 3 sind mit in Umlaufrichtung der Wände 2 bzw. 3 bzw. 3 verlaufenden Ringwulstprofilen 9 zur Erhöhung der Durchbiegungsfestigkeit dieser Wände versehen.

Der Trennwand 2 ist eine Vorwand 5 vorgelagert. Sie liegt bezüglich des Hohlkörpers innen zur Trennwand 2 und verläuft zu dieser im wesentlichen parallel. Zwischen der Trennwand 2 und der Vorwand 5 ist ein Verteilraum 6 freigelassen. Die Vorwand 5 ist in Richtung des Gasstromes, welcher in der Zeichnung mittels des Pfeiles veranschaulicht ist, nur stellenweise mit einem Kranz von Öffnungen 7 versehen, welche aus dem Verteilraum 6 in den inneren Raum des Hohlkörpers führen. Dieser Raum ist durch die Vorwand 5 begrenzt und zum Führen des Gasstromes bestimmt.

Im Hohlkörper sind zum Halten der Zwischenwände 3 und 3 , der Trennwand 2 und der Vorwand 5 Trägerringe 8 vorgesehen. Sie verlaufen von der Außenwand 1 bis zur Vorwand 5 im wesentlichen radial zum Hohlkörper und sind mit diesen Wänden 1 und 5 verbunden. Dadurch unterteilen die Trägerringe 8 die Schichträume 4 , 4 und 4 wie auch den Verteilraum 6 in Richtung des Gasstromes in axiale Abschnitte. Zum Halten der Trennwand 2 und der Zwischenwände 3 und 3 sind die Trägerringe 8 mit Halterungen versehen, in welchen die Wände 2, 3 und 3 mit einem axialen Abschnitt gelagert sind. Die Schichträume 4 , 4 und 4 sind mit Isolationsstoffen aufgefüllt.

Die Vorwand 5 weist über die Länge eines jeden axialen Abschnitts des Verteilraumes 6 je nur einen Kranz von Öffnungen 7 auf. Die Ebene des Kranzes von Öffnungen 7 verläuft senkrecht zur Längsachse des Hohlkörpers und liegt in der Nähe, jedoch in der Richtung des Gasstroms vor dem Trägerring 8, welcher den jeweiligen axialen Abschnitt des Verteilraumes 6 begrenzt.

Zum Längsdehnungsausgleich ist die Vorwand 5 je einmal an jedem axialen Abschnitt des Verteilraumes 6 mittels eines Spaltes 11 in axiale Teile unterteilt. Dabei ist der Spalt 11 mittels einer Muffenmanschette 12 überdeckt.

Es wäre denkbar, den Zwischenraum 4 zwischen der perforierten Trennwand 2 und der Außenwand 1 mit noch mehreren, als es gezeigt wurde, Zwischenräumen 3 zu versehen, um den Zwischenraum so in noch mehrere Schichträume zu unterteilen. Die Schichträume könnten viel dünner sein, ebenso wie die für die Zwischenwände 3 zu benutzenden Bleche.

Claims (6)

1. Hohlkörper für unter Überdruck stehende erhitzte Gase, welcher Hohlkörper eine rotationssymmetrische Außenwand und eine im Hohlkörper im wesentlichen parallel zur Außenwand verlaufende, perforierte Trennwand aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Trennwand mit wärmeisolierenden Stoffen ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum (4) zwischen der Außenwand (1) und der perforierten Trennwand (2) eine oder mehrere zur Außenwand (1) und zur Trennwand (2) im wesentlichen parallel verlaufende perforierte Zwischenwände (3) vorgesehen sind, welche den Zwischenraum (4) in zwei bzw. mehrere Schichträume (4 , 4 , 4 ) unterteilt bzw. unterteilen, und dass die Drosselwirkung der perforierten Trennwand (2) und der perforierten Zwischenwand (3) bzw. der perforierten Zwischenwände (3 , 3 ) bezüglich des Hohlkörpers von innen nach außen von Wand zu Wand zunimmt.

2. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierte Zwischenwand (3) bzw. die perforierten Zwischenwände (3 , 3 ) aus einem legierten, wärmewiderstandsfähigen Stahlblech ausgeführt ist bzw. sind.

3. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierte Trennwand (2) und die perforierte Zwischenwand (3), bzw. die perforierten Zwischenwände (3 , 3 ) zur Erhöhung der Durchbiegungsfestigkeit der Wände mit in Umlaufrichtung der Wände verlaufenden Ringwulstprofilen (9) versehen sind.

4. Hohlkörper nach Anspruch 1 für eine Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, dass der perforierten Trennwand (2) bezüglich des Hohlkörpers innen eine zur Trennwand (2) im wesentlichen parallele Vorwand (5) vorgelagert ist, wobei zwischen der Trennwand (2) und der Vorwand (5) ein Verteilraum (6) freigelassen ist, und die Vorwand (5) in Richtung des Gasstromes nur stellenweise einen Kranz von Öffnungen (7) aufweist.

5. Hohlkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Halten der Zwischenwand (3) bzw. der Zwischenwände (3 , 3 ), der Trennwand (2) und der Vorwand (5) Trägerringe (8) vorgesehen sind, welche von der Außenwand (1) bis zur Vorwand (5) im wesentlichen radial zum Hohlkörper verlaufen, wodurch die Schichträume (4 , 4 , 4 ) und der Verteilraum (6) in Richtung des Gasstromes in axiale Abschnitte unterteilt sind.

6. Hohlkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwand (5) über die Länge eines jeden axialen Abschnittes jeweils nur einen einzigen Kranz von Öffnungen (7) aufweist, wobei die jeweilige Ebene des Kranzes der Öffnungen (7) senkrecht zur Längsachse des Hohlkörpers verläuft und in der Nähe jedoch in Richtung des Gasstromes vor dem den jeweiligen axialen Abschnitt des Verteilraumes begrenzenden Trägerring (8) liegt.