DK161034B - Roerledning eller beholder med indvendig isolering - Google Patents

Description

DK 161034 B

i

Opfindelsen angår en rørledning eller beholder med en indvendig isolering af isoleringsformlegemer, fortrinsvis af et keramisk materiale, hvilke isoleringsformlegemer i bestemte afstande 5 i rør- eller beholdervæggens aksiale retning fastholdes på indersiden af denne ved hjælp af metalprofil ringe, der hver til understøtning af isoleringsformlegemerne i aksial retning har en radialt i retningen udad mod rør- eller beholdervæggen forløbende flig og ved dennes radialt inderste ende har mindst én i det væsentlige aksialt 10 forløbende flig, der indgriber i en til dennes tværsnit svarende udsparing i isoleringsformlegemerne.

Ved en isolering af rørledninger eller beholdere stilles det krav til isolationen, at den skal kunne holde varmen borte fra rørlednings- eller beholdervæggen, der skal beskyttes. Skønt isola-15 ti onsmaterialet i sig selv sædvanligvis er i besiddelse af den nødvendige isolationsevne, optræder der konstruktionsmæssige problemer, der hidtil ikke har kunnet løses på tilfredsstillende måde.

Den på indersiden af den rørledningen eller beholderen anbragte isolering skal være udformet og monteret på en sådan måde, 20 at varmebroer, der skyldes fastgørelsen af isoleringen og spalter i denne, såvidt muligt udelukkes. Endvidere skal isoleringen være indrettet på en sådan måde, at væggen, der skal beskyttes, ikke kan udsættes for skadelig påvirkning ved, at den isolerende virkning går tabt som følge af en i spalten mellem væggen og isoleringen optræ-25 dende fri konvektion. Der skal imidlertid ikke blot sørges for, at rørledningen eller beholderen ikke udsættes for en utilladelig overhedning af vægdele, men også at varmetab som følge af utilstrækkelig isolation forhindres, idet ethvert varmetab reducerer virkningsgraden.

30 For at imødegå de nævnte ulemper holdes isolationsmaterialet ved de kendte konstruktioner ved hjælp af bolte i berøring med væggen, der skal beskyttes, for at reducere størrelsen af varmebro-erne. Til eliminering af konvektionsstrømme anvendes V-formede plader, der opdeler isoleringsrummet i aksi al retning. Ved hjælp af 35 en særlig udformning af isoleringsformlegemerne og mellemled, der forbinder disse, forsøges det foruden at give formi egernerne den nødvendige stabile fastholdelse også at spærre radiale åbninger i form af spalter.

Også disse kendte foranstaltninger er behæftede med en række

DK 161034 B

2 0 af ulemper. Anvendelsen af bolte til fastholdelse af isolationen mod væggen, der skal beskyttes, resulterer i et stort antal varmebroer og udelukker i de fleste tilfælde anvendelsen af isoleringsformlegemer. Konvektionsspærreorganerne i form af V-formede plader skal 5 fastgøres ved svejsning til den væg, der skal beskyttes. Dette medfører, at de, da de strækker sig over hele den isolerede strækning, kommer til at danne varmebroer på samme måde som boltene. Da spidserne af de V-formede plader kun med vanskelighed kan udfyldes med isoleringsmateriale, og dette er meget vanskeligt at kontrol!e-10 re, forringes isoleringsværdien, og der dannes mel!emkonvektions- strømme. Svejseforbindelsen mellem konvektionsringe og bærende strukturer er endvidere vanskelige at fremstille som kontrollerbare forbindelser og kan derfor ikke opfylde de betingelser, som er nødvendige ved nukleare konstruktioner. En afgørende ulempe ved de 15 kendte isoleringer, ved hvilke der anvendes isoleringsformlegemer, er endvidere, at disse isoleringsformlegemer ikke er i stand til at følge varmeudvidelserne af den væg af rørledningen eller beholderen, der skal beskyttes, hvilket medfører, at isoleringsformlegemernes høje isoleringsværdi bliver nyttesløs på grund af det spillerum, der 20 så uundgåeligt dannes mellem væggen og isoleringen.

Fra USA patentskriftet nr. 1.888.039 kendes en cylindrisk beholderdel med en på indersiden af beholdervæggen anbragt isolering, der består af isoleringsformlegemer, som i beholderdelens længderetning fastholdes til beholdervæggen i aksi al afstand fra 25 hinanden ved hjælp af profilringe af metal. Hver profilring har en i radial retning mod beholdervæggen forløbende flig, med hvilken profilringen er fastsvejst til beholdervæggen. Endvidere er hver profil ring ved sin radialt indadvendende side udformet med aksialt i hver sin retning rettede flige, der griber ind i til deres tværsnit 30 passende udsparinger i isoleringsformlegemerne. Ved denne kendte cylindriske beholderdel er især sammensvejsningen af profilringene og beholdervæggen en ulempe, fordi svejsearbejdet ved profilringene skal foretages, efterhånden som isoleringsformlegemerne anbringes, idet der først skal anbringes en række isolationslegemer i beholde-35 ren, før den næste derover beliggende profilring kan indsættes og fastsvejses til beholdervæggen. Dette betyder, at svejsearbejdet skal udføres ganske nær allerede anbragte isoleringsformlegemer, der dermed er stærkt udsatte for beskadigelser. En yderligere ulempe er, at svejsningen kan medføre, at strukturen af den cylindriske 3

DK 161034 B

beholderdel undergår en negativ ændring ved svejsestederne, især dersom det drejer sig om en beholderdel af et materiale af høj kvalitet. Derudover er hele monteringen af isoleringen besværlig, fordi der skiftevis skal indsættes isoleringsformlegemer og profil -5 ringe, der skal fastsvejses. En yderligere alvorlig ulempe er, at profilringene danner varmebroer, idet de er sammensvejst med beholdervæggen, således at isoleringsformlegemernes isolerende virkning næsten helt ophæves i områderne ved profil ringene. Dette medfører desuden den ulempe, at den cylindriske beholdervæg opvarmes uensar-10 tet, idet opvarmningen vil være betydeligt kraftigere i områderne ved de med beholdervæggen sammensvejste profilringe end i de områder, hvor isoleringslegemernes isolererende virkning er størst, nemlig mellem profil ringene.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en af isole-15 ringsformlegemer bestående isolering, der kan anbringes på indersiden af en rørlednings- eller beholdervæg af metal, og med bestemte mellemrum i rørledningens eller beholderens aksi ale retning fastholdes til væggen, uden at de foran beskrevne ulemper optræder, således at der tilvejebringes en isolering, ved hvilken det med 20 enkle tekniske midler både er forhindret, at der dannes varmebroer, og at der ved optrædende varmeudvidelser opstår konvektion mellem væggen og isoleringen.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at profilringene alene fastholdes i aksi al retning ved hjælp af et antal hol deele-25 menter, der er anbragte på indersiden af rør- eller beholdervæggen og er således indrettede, at de tillader radiale bevægelser af profilringene som følge af varmeudvidelser.

En på denne måde udformet cylindrisk rørledning eller beholder har den fordel, at isoleringen selv ved forskellige varme-30 udvidelser af rørlednings- eller beholdervæggen og profilringene fastholdes pålideligt til indersiden af rørlednings- eller beholdervæggen. På denne måde undgås dannelse af konvektionsspalter mellem væggen, der skal isoleres, og isoleringen.

Da de i isoleringen indlejrede profil ringe imidlertid er 35 mindre stærkt beskyttede mod opvarmning end rørlednings- eller beholdervæggen undergår de på grund af deres højere temperatur ved en opvarmning en større varmeudvidelse end rørlednings- eller beholdervæggen. Ved en opvarmning vil profil ri ngene således ikke blot følge rørlednings- eller beholdervæggen, der udvider sig, men

DK 161034B

4 udvide sig før denne. Da profilringene med deres aksiale flige indgriber i isoleringsformlegemerne, vil profilringene ved deres radiale udvidelse medbringe isoleringsformlegemerne og trykke disse kraftigere mod indersiden af rørlednings- eller beholdervæggen, der 5 skal isoleres end i kold tilstand. Herved forhindres dannelsen af en konvektionsspalte mellem rørlednings- eller beholdervæggen og isoleringen.

Ved en videreudformning af opfindelsen består holdeelementerne af parvise holdekonsoller, der ligger an mod hver sin side af 10 en profil rings radiale flig, og mellem hvilke de enkelte profil ringe med udsparinger, der svarer til holdekonsollernes tværsnit, kan indføres. Herved opnås en særlig enkel montering af profil ringene i rørledningen eller beholderen.

Ifølge opfindelsen kan hver profilrings radiale flig strække 15 sig ud til indersiden af rørlednings- eller beholdervæggen for således at forhindre en konvektionsstrømning mellem rørlednings-eller beholdervæggen og den af isoleringsformlegemerne bestående isolering.

På tegningen er forskellige udførelseseksempler på opfin-20 del sen anskuel iggjort, og her viser: fig. 1 et længdesnit gennem en rørledning eller beholder med indvendig isolering ifølge opfindelsen, fig. 2 et perspektivisk billede, delvis i snit af en del af den med en isolering af isoleringsform-25 legemer forsynede rørlednings- eller beholder væg, fig. 3 et til fig. 2 svarende billede, hvor den øverste halvdel viser det monterede isoleringsformlegemes tilstand før opvarmningen, og den nederste 30 halvdel viser tilstanden efter opvarmning, fig. 4 et aksi alt snit gennem de mod hinanden stødende dele af ved siden af hinanden anbragte isoleringsformlegemer under anvendelse af et mellemled, 35 fig. 5 et til fig. 4 svarende billede, ved hvilket ved siden af hinanden anbragte isoleringsformlegemer trappeagtigt overlapper hinanden, fig. 6 i større målestok et tværsnit efter linien VI-VI i fig. 1, og 5

DK 161034 B

fig. 7 et delsnit efter linien VII-VII i fig. 6.

Ved det i fig. 1 viste udførelseseksempel har en cylindrisk rørledning eller beholder en væg 1 af metal med en isolering 2 på sin inderside la. I det indre af rørledningen eller beholderen 5 strømmer f.eks. et gasformet medium med en temperatur på 900°C, medens der ved ydersiden af rørledningen eller beholderen i et af et ydre hus 3 dannet ringrum strømmer et medium med en temperatur på 250°C. Dette udvendige hus 3 er på sin yderside forsynet med en isolering 4.

10 Som det ses i fig. 2, består væggen l's isolering 2 af iso leringsformlegemer 2a, der ved hjælp af profil ringe 5 fastholdes til væggen 1. Disse profil ringe 5 er anbragte i bestemte afstande fra hinanden som vist i fig. 1. En konkret udførelsesform for profil-ringeene 5 er vist i fig. 2.

15 Som det ses i fig. 2, har hver metal profil ring 5 en radialt i retningen ud mod væggen 1 forløbende flig 5a, hvis radialt yderste ende ved det i fig. 2 viste udførelseseksempel når helt ud til inderfladen la af væggen 1. Ved det i fig. 2 viste udførelseseksempel er der på den radialt inderste ende af denne flig 5a udformet to 20 i det væsentlige aksialt forløbende flige 5b. Hver af disse aksiale flige 5b rager ind i en til fligens tværsnit svarende udsparing 2b i det pågældende isoleringslegeme 2a, og isoleringslegemerne 2a understøttes i væggen l's aksiale retning på profilringen 5's radiale flig 5a.

25 Ved en i fig. 3 vist anden udførelsesform for profil ri ngene 5 har hver profilring 5b ved den radialt inderste ende af sin radiale flig 5a kun en enkelt aksial flig 5b. Endvidere ender den radiale flig 5a i afstand fra indersiden la af væggen 1. Det er dog ved hjælp af streg-priklinier vist, at den radiale flig 5a også kan 30 strække sig helt hen til indersiden la af væggen 1.

Funktionen af den til en sikker fastholdelse af isoleringsformlegemet 2a tjenende profil ring forklares herefter nærmere under henvisning til fig. 3, hvor den øverste halvdel af fig. 3 viser isoleringslegemet i en monteret tilstand, hvor samtlige dele har 35 rumtemperatur. Det ses, at isoleringslegemet 2a ligger an mod oversiden af profilringen 5's radiale flig 5a, og at profilringen 5 med sin aksiale flig 5b griber ind i udsparingen 2b i isolerings-formlegemet 2a. I denne tilstand kan der dannes en spalte mellem profil ri ngen 5's aksiale flig 5b og isoleringsformlegemerne 2a ved

DK 161034 B

O

den radialt yderste side af den aksiale flig 5b. Det er selv ved en forlænget radial flig 5a ikke nødvendigt, at den radialt yderste endeflade af denne flig 5a ligger an mod indersiden la af væggen 1.

Ved en opvarmning af væggen fra denne kolde tilstand fås den 5 i nederste halvdel af fig. 3 indtegnede temperaturprofil. Denne temperaturprofil viser, at der ved den mod det varme medium vendende inderside af isoleringsformlegemerne 2a hersker en temperatur t^. På grund af den isolerende virkning af isoleringsformlegemerne 2a opvarmes væggen 1 kun til temperaturen t .

α 10 Trods denne betydeligt lavere temperatur t udvider væggen 1 α sig på grund af sin i forhold til den kolde tilstand højere temperatur, således som det vil ses ved en sammenligning mellem dens stilling i den øverste og den nederste halvdel af fig. 3. Denne udvidelse af væggen 1 forøges yderligere, dersom væggen 1 ikke blot 15 udsættes for en højere temperatur, men også for et højere tryk.

Skønt profil ri ngen 5 er indlejret i isoleringsformlegemerne 2a, får den - som temperaturprofilen viser - en temperatur tr, der er højere end temperaturen t,, idet kun en del af hvert isolerings-formlegeme isolerer profil ri ngen 5 mod varmen og således ikke yder 20 fuld isoleringsvirkning for profilringen. Profilringen 5 vil derfor som følge af temperaturpåvirkningen udvide sig kraftigere end væggen 1. Dette medfører, at den radiale afstand mellem væggen l's inderside la og den radialt yderste flade af profilringen 5's aksiale flig 5b formindskes under opvarmningen. Da profilringen 5's aksiale 25 flig 5b griber ind i udsparingerne 2b i isoleringsformlegemerne 2a, vil den ved forøgelsen af sin diameter som følge af varmeudvidelsen medbringe disse isoleringsformlegemer 2a. Isoleringsformlegemerne 2a vil, på trods af at der i kold tilstand fandtes en lille spalte mellem den aksiale flig 5a og isoleringsformlegemerne 2a, blive 30 trykket mod indersiden la af væggen 1, uanset om profilringen 5's radiale flig 5a når helt hen til indersiden la af væggen eller ej.

Ved denne medbringning af isoleringsformlegemerne 2a ved en varmeudvidelse af profilringen 5 sikres, at der mellem indersiden la af væggen 1 og den mod denne vendende side af i soleringsformele-35 gemerne 2a ikke opstår spalter, der ville kunne tillade konvektion og dermed en utilladelig opvarmning af væggen 1. I tilfælde af at profilringen 5's radiale flig 5a, således som vist med streg-prik-linier i fig. 3, når helt hen til kappen l's inderside la, yder denne radiale flig 5a af profil ri ngen 5 en yderligere tætnende 7

DK 161034 B

virkning.

I fig. 3 ses også, at der ved den foran beskrevne medbring-ning af isoleringsformlegemerne 2a ved en varmeudvidelse af profilringen 5 set i omkredsretningen kan opstå spalter mellem isole-5 ringsformlegemerne 2a, således at de varme gasser vil have adgang til væggen 1. For at forhindre dette, kan de ved siden af hinanden beliggende isoleringsformlegemer 2a som vist ved udførelseseksemplet i fig. 4 være forbundne med hinanden ved hjælp af et mellemled 6.

Disse mellemled 6, der strækker sig over hele den aksi ale længde af 10 isoleringsformlegemerne 2a, danner en tilstrækkelig aflukning af de set i omkredsretningen uundgåelige spalter, og endvidere er det muligt ved monteringen af isoleringsformlegemerne 2a at udfylde de pågældende mellemrum med fibermåtter.

Fig. 5 viser yderligere en mulighed til forhindring af 15 spalter i omkredsretningen. Ved denne udførelsesform overlapper de ved siden af hinanden beliggende isoleringsformlegemer 2a hinanden ved hjælp af en trappeagtig udformning, ved hvilken der ganske vist stadig kan dannes i omkredsretningen fordelte spalter, men hvor de enkelte spalter er adskilte fra hinanden, idet isoleringsformlege-20 merne 2a ligger an mod hinanden i radial retning, således at der ikke opstår gennemgående spalter. Den på denne måde opnåede labyrintvirkning er tilstrækkelig til at beskytte væggen 1 mod opvarmning.

Ved større længder af væggen 1, der skal forsynes med den 25 foran beskrevne isolering 2, kan det være nødvendigt at fiksere i det mindste en del af profilringene 5 på væggen 1 i aksial retning.

Da disse profil ringe 5 ikke er forbundne og især ikke er sammensvejste med væggen 1, kan de på enkel måde monteres sammen med isoleringsformlegemerne 2a. Ved de foran beskrevne udførelsesek-30 sempler giver de imidlertid ingen formsluttende fiksering af isoleringsformlegemerne 2a til væggen.

Fig. 6 og 7 viser derimod en udførelsesform, ved hvilken profil ri ngene 5 er fikserede til væggen l's inderflade la. Hertil tjener parvis anbragte holdekonsoller 7a, 7b. Disse holdekonsoller 35 7 a, 7b er vi nkel formede og er hver med det ene vi nkel ben fastsvejst til indersiden la af væggen 1. Hvert par holdekonsoller ligger med deres andet vinkelben an mod hver sin side af profilringen 5's radiale flig 5a, således at profil ri ngen 5 fastholdes til væggen 1 i aksial retning uden at være sammensvejst med kappen 1. Holdetappene

DK 161034 B

8 7a kan som enkeltdele på kontrollerbar måde fastsvejses til indersiden la af kappen 1. Det ses i fig. 6, at de er parvis anbragte, men lidt forskudt i omkredsretningen i forhold til hinanden, således at en med tilsvarende udsparinger 5c forsynet profil ring 5 i aksi al 5 retning kan føres forbi de øverste holdekonsoller 7a og lægges på de nederste holdekonsoller 7b og derefter ved drejning i Omkredsretningen fikseres i begge aksiale retninger. Trods fikseringen i aksial retning hindrer holdekonsollerne 7a og 7b ikke profilringene 5's radiale bevægelighed, således at disse kan følge de foran 10 beskrevne varmeudvidelser under medbringning af isoleringsformlegemerne 2a.

-15 20 25 30 35

Claims (3)

1. Rørledning eller beholder med en indvendig isolering af 5 isoleringsformlegemer, fortrinsvis af et keramisk materiale, hvilke isoleringsformlegemer (2a) i bestemte afstande i rør- eller beholdervæggens aksiale retning fastholdes på indersiden af denne ved hjælp af metal profil ringe (5), der hver til understøtning af isoleringsformlegemerne (2a) i aksial retning har en radialt i retningen 10 udad mod rør- eller beholdervæggen forløbende flig (5a) og ved dennes radialt inderste ende har mindst én i det væsentlige aksialt forløbende flig (5b), der indgriber i en til dennes tværsnit svarende udsparing (2b) i isoleringsformlegemerne (2a), kendetegnet ved, at profil ri ngene (5) alene fastholdes i aksial 15 retning ved hjælp af et antal holdeelementer (7a, 7b), der er anbragte på indersiden af (la) af rør- eller beholdervæggen (1) og er således indrettede, at de tillader radiale bevægelser af profil-ringene som følge af varmeudvidelser.

2. Rørledning eller beholder ifølge krav 1, kende-20 tegnet ved, at holdeelementerne består af parvise holdekonsoller (7a,7b), der ligger an mod hver sin side af en profilrings (5) radiale flig (5a), og mellem hvilke de enkelte profilringe (5) med udsparinger (5c), der svarer til holdekonsollernes (7a,7b) tværsnit, kan indføres. 25

3. Rørledning eller beholder ifølge krav 1 eller 2, ken detegnet ved, at hver profilrings (5) radiale flig (5a) strækker sig ud til indersiden (la) af rør- eller beholdervæggen (1). 30 35